ЕЛАСТИЧНА СИЛА: ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ, ФОРМУЛИ И УПРАЖНЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

На еластичната сила е силата, която обект упражнява да устои на промени в неговата форма. Проявява се в обект, който има тенденция да възвърне формата си, когато е под действието на деформационна сила.

Еластичната сила се нарича още възстановяваща сила, защото се противопоставя на деформацията, за да върне обектите в равновесното им положение. Прехвърлянето на еластичната сила става чрез частиците, които съставляват предметите.

Еластична сила на пружина

Например, когато метална пружина се компресира, се упражнява сила, която изтласква частиците на пружината, намалявайки разделянето между тях, в същото време частиците се съпротивляват при натискане, като упражняват сила, противоречаща на компресията.

Ако вместо компресиране на пружината тя се дърпа, разтяга, частиците, които я състоят, се отделят повече. По същия начин, частиците се съпротивляват да бъдат разделени чрез упражняване на сила, противоречаща на разтягане.

Обектите, които имат свойството да възстановяват първоначалната си форма чрез противопоставяне на силата на деформация, се наричат ​​еластични обекти. Пружините, гумените ленти и шнурчетата за бънджи са примери за еластични предмети.

Каква е еластичната сила?

Еластичната сила (F _k) е силата, която обектът упражнява, за да възвърне състоянието си от естествен баланс, след като е засегнат от външна сила.

За да се анализира еластичната сила, ще се вземе предвид идеалната система за пружинна маса, която се състои от хоризонтално поставена пружина, прикрепена в единия край към стената, а в другия край към блок с незначителна маса. Другите сили, действащи върху системата, като силата на триене или силата на гравитация, няма да бъдат взети под внимание.

Ако върху масата се упражнява хоризонтална сила, насочена към стената, тя се прехвърля към пружината, като я компресира. Пружината преминава от равновесното си положение в ново положение. Тъй като обектът има тенденция да остане в равновесие, се проявява еластичната сила в пружината, която се противопоставя на приложената сила.

Преместването показва колко пружината се е деформирала и еластичната сила е пропорционална на това изместване. С нагъването на пружината изменението на положението се увеличава и вследствие на това еластичната сила се увеличава.

Колкото повече се компресира пружината, толкова по-противоположна сила тя упражнява, докато достигне точка, в която прилаганата сила и баланса на еластичната сила, следователно системата на пружинната маса спира да се движи. Когато спрете да прилагате сила, единствената сила, която действа, е еластичната сила. Тази сила ускорява пружината в обратна посока на деформацията, докато възстанови равновесието.

Същото се случва при разтягане на пружината, издърпване на масата хоризонтално. Пружината е опъната и веднага упражнява сила, пропорционална на изместването, противоположно на опъването.

Формули

Формулата на еластичната сила е изразена от закона на Хук. Този закон гласи, че линейната еластична сила, упражнена от обект, е пропорционална на преместването.

F _k = -k.Δ s

F _k = еластична сила

Законът на Хук Еластична сила, пропорционална на разтягане.

Отрицателният знак в уравнението показва, че еластичната сила на пружината е в обратна посока на силата, която е причинила изместването. Константата на пропорционалност k е константа, която зависи от вида на материала, от който е направена пружината. Единицата на константа k е N / m.

Еластичните предмети имат граница на еластичност, която ще зависи от константата на деформация. Ако е опъната извън еластичната граница, тя ще се деформира трайно.

Уравнението y се прилага за малки измествания на пружината. Когато преместванията са по-големи, се добавят термини с по-голяма мощност от x x.

Кинетичната енергия и потенциалната енергия се отнасят до еластична сила

Еластичната сила действа върху пружината, като я придвижва към нейното равновесно положение. По време на този процес потенциалната енергия на пружинната система на маса се увеличава. Потенциалната енергия, дължаща се на работата, извършена от еластичната сила, се изразява в уравнението.

Потенциалната енергия се изразява в Joules (J).

Когато силата на деформация не е приложена, пружината се ускорява към равновесното положение, намалявайки потенциалната енергия и увеличавайки кинетичната енергия.

Кинетичната енергия на системата за масова пружина, когато достигне положението на равновесие, се определя чрез уравнение.

Константата на пружината k е 35N / m.

За деформирането на пружината с 5см е необходима 1.75 N сила.

Каква е константата на отклонение на пружина, която се опъва 20 см под действието на сила 60N?

Константата на пружината е 300N / m

Получаване на потенциална енергия

Каква е потенциалната енергия, отнесена към работата, извършена от еластичната сила на пружина, която се компресира 10 cm и нейната константа на деформация е 20N / m?

Еластичната сила на пружината е -200N.

Тази сила работи върху пружината, за да я придвижи към равновесното си положение. Извършването на тази работа увеличава потенциалната енергия на системата.

Потенциалната енергия се изчислява с уравнението

Препратки

1. Kittel, C, Knight, WD и Ruderman, M A. Механика. САЩ: Mc Graw Hill, 1973, том I.
2. Rama Reddy, K, Badami, SB и Balasubramanian, V. Трептения и вълни. Индия: Universities Press, 1994.
3. Мърфи, Дж. Физика: разбиране на свойствата на материята и енергията. Ню Йорк: Британска образователна публикация, 2015 г.
4. Giordano, N J. Физика на колежа: разсъждения и взаимоотношения. Канада: Брукс / Коул, 2009 г.
5. Walker, J, Halliday, D и Resnick, R. Основи на физиката. САЩ: Wiley, 2014.