- Kokia yra tamprioji jėga?
- Formulės
- Kinetinė energija ir potencinė energija nurodo tampriąją jėgą
- Potencialios energijos gavimas
- Nuorodos
Elastinga jėga yra jėga, kad objektas daro pasipriešinti jos formos kaita. Tai pasireiškia objektu, kuris linkęs atgauti savo formą, kai yra veikiamas deformacijos jėgos.
Tamprioji jėga dar vadinama atstatančiąja jėga, nes ji priešinasi deformacijai, norėdama grąžinti objektus į pusiausvyros padėtį. Tamprioji jėga perduodama per daleles, sudarančias daiktus.
Elastinė spyruoklės jėga
Pavyzdžiui, kai suspaudžiama metalinė spyruoklė, naudojama jėga, kuri stumia spyruoklių daleles, mažindama atskyrimą tarp jų, tuo pačiu metu dalelės, kurios priešinasi, yra stumiamos, veikdamos jėgą, priešingą suspaudimui.
Jei, užuot suspaudęs spyruoklę, jis traukiamas ir ištempiamas, jį sudarančios dalelės yra labiau atskirtos. Lygiai taip pat dalelės priešinasi atsiskyrimui, veikdamos priešingą tempimui jėgą.
Objektai, turintys savybę atgauti savo pradinę formą priešingai deformacijos jėgai, vadinami elastingais objektais. Spyruoklės, guminės juostos ir gumelės yra elastingų daiktų pavyzdžiai.
Kokia yra tamprioji jėga?
Tamprioji jėga ( F k ) yra jėga, kurią daiktas veikia norėdamas atgauti natūralios pusiausvyros būseną, kai ją paveikia išorinė jėga.
Norint išanalizuoti elastinę jėgą, bus atsižvelgiama į idealią spyruoklių masės sistemą, kurią sudaro horizontaliai išdėstyta spyruoklė, pritvirtinta viename gale prie sienos, o kitame gale - su nereikšmingos masės bloku. Į kitas sistemai veikiančias jėgas, tokias kaip trinties jėga ar sunkio jėga, nebus atsižvelgiama.
Jei masė veikia horizontalią jėgą, nukreiptą į sieną, ji perkeliama spyruoklės link, ją suspaudžiant. Spyruoklė juda iš savo pusiausvyros padėties į naują padėtį. Kadangi objektas linkęs išlikti pusiausvyroje, pasireiškia tam tikra jėga, priešinga spyruoklei.
Poslinkis rodo, kiek spyruoklė deformavosi, o tamprioji jėga yra proporcinga tam poslinkiui. Suspaudus spyruoklę, padėties kitimas padidėja ir atitinkamai padidėja elastinė jėga.
Kuo daugiau spyruoklė suspausta, tuo daugiau priešingos jėgos ji veikia, kol pasiekia tašką, kuriame veikia pritaikyta jėga ir tamprioji jėgos pusiausvyra, todėl spyruoklės masės sistema nustoja judėti. Nustojus naudoti jėgą, vienintelė veikianti jėga yra tamprioji jėga. Ši jėga pagreitina spyruoklę priešinga deformacijai kryptimi, kol ji atgauna pusiausvyrą.
Tas pats atsitinka ir tempiant spyruoklę, traukiant masę horizontaliai. Spyruoklė ištempiama ir tuoj pat sukuria jėgą, proporcingą poslinkiui, priešingam tempimui.
Formulės
Elastinės jėgos formulę išreiškia Hooke'io dėsnis. Šis įstatymas teigia, kad objekto veikiama tiesinė tamprioji jėga yra proporcinga poslinkiui.
F k = -k.Δ s
F k = elastinė jėga
Hoko įstatymas. Tamprioji jėga, proporcinga tempimui.
Neigiamas ženklas lygtyje rodo, kad spyruoklės tamprioji jėga yra priešinga jėgai, kuri sukėlė poslinkį. Proporcingumo konstanta yra konstanta, priklausanti nuo medžiagos, iš kurios pagaminta spyruoklė, rūšies. K konstantos vienetas yra N / m.
Elastiniai objektai turi tamprumo ribą, kuri priklausys nuo deformacijos konstantos. Jei jis ištemptas už elastinės ribos, jis deformuosis visam laikui.
Y lygtis taikoma mažiems spyruoklės poslinkiams. Kai poslinkiai yra didesni, pridedami terminai, turintys didesnę Δ x galią .
Kinetinė energija ir potencinė energija nurodo tampriąją jėgą
Tamprioji jėga veikia spyruoklę, judindama ją link pusiausvyros padėties. Šio proceso metu padidėja spyruoklinių masių sistemos energija. Potenciali energija, atsirandanti dėl elastinės jėgos atlikto darbo, išreiškiama lygtimi.
Potenciali energija išreiškiama džauliais (J).
Kai deformacijos jėga netaikoma, spyruoklė įsibėgėja link pusiausvyros padėties, sumažėja potenciali energija ir padidėja kinetinė energija.
Masės spyruoklių sistemos kinetinė energija, pasiekus pusiausvyros padėtį, nustatoma lygtimi.
Spyruoklės konstanta k yra 35N / m.
Deformuoti spyruoklę 5 cm reikia 1,75 N jėgos.
Kokia yra spyruoklės, ištemptos 20 cm, veikiant 60N jėgai, deformacijos konstanta?
Spyruoklės konstanta yra 300N / m
Potencialios energijos gavimas
Kokia yra potenciali energija, susijusi su darbu, kurį daro spyruoklės, suspaustos 10 cm, elastinė jėga ir kurios deformacijos konstanta yra 20N / m?
Spyruoklės elastinė jėga yra -200N.
Ši jėga veikia spyruoklę, kad judėtų link pusiausvyros padėties. Atlikdami šį darbą padidinsite potencialią sistemos energiją.
Potenciali energija apskaičiuojama naudojant lygtį
Nuorodos
- Kittel, C, Knight, WD ir Ruderman, M A. Mechanika. JAV: Mc Graw Hill, 1973, I tomas.
- Rama Reddy, K, Badami, SB ir Balasubramanian, V. Osciliations and Waves. Indija: Universities Press, 1994 m.
- Murphy, J. Fizika: materijos ir energijos savybių supratimas. Niujorkas: edukacinė leidyba „Britannica“, 2015 m.
- Giordano, N J. Kolegijos fizika: samprotavimai ir santykiai. Kanada: Brooks / Cole, 2009 m.
- Walkeris, J, Halliday, D ir Resnick, R. Fizikos pagrindai. JAV: Wiley, 2014 m.