Kekuatan elastik yang terdiri, formula dan latihan

The Kekuatan elastik Adalah kekuatan yang dilakukan oleh objek untuk menentang perubahan dalam bentuknya. Ia menunjukkan dirinya dalam objek yang cenderung untuk memulihkan bentuknya ketika berada di bawah tindakan kekuatan ubah bentuk.

Daya elastik juga dipanggil daya pemulihan kerana ia menentang ubah bentuk untuk mengembalikan objek ke kedudukan keseimbangannya. Pemindahan daya elastik adalah melalui zarah yang mengintegrasikan objek.

Kekuatan elastik musim bunga

Sebagai contoh, apabila musim bunga logam dimampatkan, daya yang mendorong zarah -zarah musim bunga dikenakan dengan mengurangkan pemisahan di antara mereka, pada masa yang sama, zarah -zarah menentang ditekankan sebagai daya yang bertentangan dengan pemampatan.

Sekiranya bukannya memampatkan musim bunga, ia dilemparkan, peregangan, zarah -zarah yang mengintegrasikannya lebih banyak dipisahkan. Begitu juga, zarah -zarah menentang memisahkan daya yang bertentangan dengan peregangan.

Objek yang mempunyai harta untuk memulihkan bentuk asal mereka dengan menentang daya ubah bentuk dipanggil objek elastik. Mata air, getah elastik dan rentetan elastik adalah contoh objek elastik.

[TOC]

Apakah daya elastik?

Daya elastik (F_k) Adalah kekuatan yang dilakukan oleh objek untuk memulihkan keadaan keseimbangan semula jadi dengan telah terjejas oleh daya luaran.

Untuk menganalisis daya elastik, sistem jisim musim bunga yang ideal akan diambil kira yang terdiri daripada mata air yang diletakkan secara mendatar ke satu hujung di dinding dan di hujungnya ke blok jisim yang hina. Kuasa lain yang bertindak ke atas sistem seperti geseran atau daya graviti tidak akan diambil kira.

Ia boleh melayani anda: Keadaan Keseimbangan Kedua: Penjelasan, Contoh, Latihan

Sekiranya daya mendatar dilaksanakan pada doh, diarahkan ke dinding, ia dipindahkan ke musim bunga memampatkannya. Musim bunga bergerak dari kedudukan keseimbangannya ke arah kedudukan baru. Oleh kerana objek cenderung kekal seimbang, daya elastik ditunjukkan pada musim bunga yang menentang daya yang digunakan.

Anjakan menunjukkan berapa banyak kekuatan musim bunga dan elastik yang cacat adalah berkadar dengan anjakan itu. Oleh kerana musim bunga dimampatkan, variasi dalam kedudukan semakin meningkat dan akibatnya meningkatkan daya elastik.

Semakin banyak musim bunga dimampatkan, semakin banyak daya pembangkang yang dikenakan sehingga mencapai titik di mana daya yang diterapkan dan daya elastik seimbang, akibatnya sistem jisim musim bunga berhenti bergerak. Dengan berhenti menggunakan kekuatan satu -satunya daya bertindak adalah kekuatan elastik. Daya ini mempercepatkan musim bunga ke arah yang bertentangan dengan ubah bentuk sehingga memulihkan keadaan keseimbangan.

Dengan cara yang sama berlaku ketika meregangkan musim bunga menonton doh mendatar. Musim bunga diregangkan dan segera menimbulkan daya berkadar dengan anjakan yang menentang peregangan.

Formula

Formula Angkatan Elastik dinyatakan oleh undang -undang Hooke. Undang -undang ini menetapkan bahawa daya elastik linear yang dikenakan oleh objek adalah berkadar dengan anjakan.

F_k = -k.Δs         [1]

F_k = Kekuatan elastik

k = Pemalar proporsional

Δs = Anjakan

Apabila objek bergerak secara mendatar, seperti dalam hal musim bunga tertakluk kepada dinding, anjakan adalah Δx, Dan ungkapan undang -undang Hooke ditulis:

F_k = -k.Δx        [2]

Boleh melayani anda: kanta konvergen: ciri, jenis dan senaman diselesaikanUndang -undang Hooke. Daya elastik berkadar regangan. [Oleh svjo (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/fail: hookes-law-springs.Png)]

Tanda negatif dalam persamaan menunjukkan bahawa daya elastik musim bunga berada di arah yang bertentangan dengan daya yang menyebabkan anjakan. Pemalar perkadaran k Ia adalah malar yang bergantung kepada jenis bahan yang mana musim bunga itu ditubuhkan. Perpaduan pemalar k adalah N/m.

Objek elastik mempunyai batas keanjalan yang bergantung pada pemalar ubah bentuk. Sekiranya ia melampaui batas elastik, ia akan mengubah bentuk secara kekal.

Persamaan [1] dan [2] terpakai kepada anjakan musim bunga kecil. Apabila anjakan lebih besar, terma ditambah dengan kuasa yang lebih besar Δx.

Tenaga kinetik dan tenaga berpotensi merujuk kepada daya elastik

Kekuatan elastik berfungsi pada musim bunga dengan menggerakkannya ke arah kedudukan keseimbangannya. Semasa proses itu, potensi tenaga sistem jisim musim bunga meningkat. Tenaga yang berpotensi disebabkan oleh kerja yang dilakukan oleh daya elastik dinyatakan dalam persamaan [3].

U = ½ k .  Δx²[3]

Tenaga berpotensi dinyatakan dalam joules (j).

Dengan berhenti menggunakan daya ubah bentuk, musim bunga mempercepatkan kedudukan keseimbangan dengan mengurangkan tenaga berpotensi dan meningkatkan tenaga kinetik.

Tenaga kinetik sistem jisim musim bunga, apabila kedudukan keseimbangan mencapai, ditentukan oleh persamaan [4].

Dan_k= ½ m.v²[4]

m = jisim

v = kelajuan musim bunga

Untuk menyelesaikan sistem massa musim bunga, undang -undang kedua Newton diterapkan dengan mengambil kira bahawa daya elastik adalah daya berubah -ubah.

Latihan Contoh Praktikal

Memperoleh daya ubah bentuk

Berapa banyak daya yang diperlukan untuk memohon pada musim bunga untuk meregangkan 5cm jika pemalar musim bunga adalah 35n/m?

Boleh melayani anda: pecutan graviti: apa itu, bagaimana ia diukur dan latihanKekuatan elastik musim bunga yang membentang 5cm

Oleh kerana kekuatan permohonan menentang daya elastik ditentukan F_k Dengan mengandaikan bahawa musim bunga diregangkan secara mendatar. Hasilnya tidak memerlukan tanda negatif kerana daya aplikasi hanya diperlukan.

Undang -undang Hooke

F_k = -k.Δx       

Pemalar k musim bunga adalah 35n/m.

Δx = 5cm = 0.05m

F_k = -35n/m . 0.05m

F_k = - 1.75n = - f

Diperlukan 1.75 n kekerasan untuk mengubah bentuk musim bunga 5cm.

Mendapatkan Pembentukan Peralihan

Apakah ubah bentuk pemalar musim bunga yang terbentang 20 cm dengan tindakan kekuatan 60n?

Δx =20cm = 0.2m

F = 60n

F_k = -60n = - f

K = - f_k / Δx

  = -(-60n) /0.2m

K = 300 n/m

Pemalar musim bunga adalah 300n/m

Memperoleh tenaga yang berpotensi

Apakah tenaga berpotensi yang dirujuk kepada kerja yang dilakukan oleh daya elastik musim bunga yang dimampatkan 10cm Dan pemalar ubah bentuknya adalah 20n/m?

Δx =10 cm = 0.1m

K = 20 n/m

F_k = -20n/m . 0.1m

F_k = -200N

Daya elastik musim bunga adalah -200n.

Kekuatan ini berfungsi pada musim bunga untuk menggerakkannya ke arah kedudukan keseimbangannya. Semasa melaksanakan kerja ini, potensi tenaga sistem meningkat.

Tenaga berpotensi dikira dengan persamaan [3]

U = ½ k .  Δx²

U = ½ (20n/m) . (0.1m)²

U = 0.1joules

Rujukan

1. Kittel, C, Knight, W D dan Ruderman, M A. Mekanik. AS: MC Graw Hill, 1973, Vol. Yo.
2. Rama Reddy, K, Badami, S B dan Balasubramanian, V. Osilamen dan gelombang. India: Press University, 1994.
3. Murphy, J. Fizik: Memahami sifat bahan dan tenaga. New York: Penerbitan Pendidikan Britannica, 2015.
4. Giordano, N J. Fizik kolej: penalaran dan hubungan. Kanada: Brooks/Cole, 2009.
5. Walker, J, Halliday, D dan Resnick, R. Asas Fizik. AS: Wiley, 2014.