- Що таке сила пружності?
- Формули
- Кінетична енергія та потенційна енергія відносяться до сили пружності
- Отримання потенційної енергії
- Список літератури
Пружна сила є силою , яка надає об'єкт , щоб чинити опір зміні її форми. Він проявляється в об'єкті, який прагне повернути свою форму, коли він знаходиться під дією сили деформації.
Еластичну силу також називають відновлюючою силою, оскільки вона протистоїть деформації для повернення предметів у їх рівноважне положення. Передача сили пружності відбувається через частинки, що складають предмети.
Пружна сила пружини
Наприклад, при стисненні металевої пружини діє сила, яка виштовхує частинки пружини, зменшуючи поділ між ними, в той же час частинки чинять опір виштовхуванню, здійснюючи силу, що суперечить стискуванню.
Якщо замість стиснення пружини її тягнуть, розтягуючи, частинки, що її складають, відокремлюють більше. Так само частинки протистоять відокремленню, здійснюючи силу, протилежну розтягуванню.
Об'єкти, які мають властивість відновити первісну форму, протиставляючи сили деформації, називаються пружними предметами. Пружини, гумки та банджі-шнури - приклади еластичних предметів.
Що таке сила пружності?
Сила пружності ( F k ) - це сила, яку об’єкт чинить, щоб відновити стан природного балансу після впливу зовнішньої сили.
Для аналізу пружної сили буде врахована ідеальна система пружинної маси, яка складається з горизонтально розміщеної пружини, прикріпленої на одному кінці до стіни, а на іншому кінці - блоком незначної маси. Інші сили, що діють на систему, такі як сила тертя чи сила тяжіння, не будуть враховані.
Якщо на масу прикладається горизонтальна сила, спрямована до стіни, вона передається у напрямку пружини, стискаючи її. Пружина переходить зі свого положення рівноваги у нове положення. Оскільки об'єкт, як правило, залишається в рівновазі, проявляється пружна сила навесні, яка протистоїть прикладеній силі.
Зсув вказує на те, наскільки деформована пружина і сила пружності пропорційна цьому переміщенню. У міру стиснення пружини зміна положення збільшується і, отже, збільшується пружна сила.
Чим сильніше стискається пружина, тим більше протилежної сили вона чинить, поки не досягне точки, в якій прикладена сила і баланс пружної сили, отже, система маси пружини перестає рухатися. Коли ви припините прикладати силу, єдиною силою, яка діє, є сила пружності. Ця сила прискорює пружину в зворотному напрямку до деформації, поки вона не відновить рівновагу.
Те саме відбувається при розтягуванні пружини, витягуванні маси горизонтально. Пружина розтягується і негайно здійснює силу, пропорційну зміщенню, протилежному розтягуванню.
Формули
Формула сили пружної сили виражається Законом Гука. У цьому законі зазначено, що лінійна сила пружності, яку чинить предмет, пропорційна переміщенню.
F k = -k.Δ s
F k = Еластична сила
Закон Гука. Еластична сила, пропорційна розтягуванню.
Негативний знак у рівнянні вказує на те, що сила пружності пружини знаходиться в зворотному напрямку до сили, яка спричинила зміщення. Константа пропорційності k - це константа, що залежить від типу матеріалу, з якого виготовлена пружина. Одиниця постійної k дорівнює Н / м.
Еластичні предмети мають межу пружності, яка буде залежати від постійної деформації. Якщо його розтягнути за межі пружності, він деформується назавжди.
Рівняння y стосується невеликих переміщень пружини. Коли переміщення більше, додаються доданки з більшою потужністю Δ x .
Кінетична енергія та потенційна енергія відносяться до сили пружності
Еластична сила спрацьовує на пружині, переміщуючи її до положення рівноваги. Під час цього процесу потенційна енергія системи пружинних мас збільшується. Потенційна енергія внаслідок роботи, виконаної пружною силою, виражається в рівнянні.
Потенційна енергія виражається в джоулях (Дж).
Коли сила деформації не застосовується, пружина прискорюється до положення рівноваги, зменшуючи потенційну енергію та збільшуючи кінетичну енергію.
Кінетична енергія системи масової пружини, коли вона досягне положення рівноваги, визначається рівнянням.
Постійна пружини k становить 35Н / м.
На деформацію пружини на 5см потрібно 1,75 Н сили.
Яка константа відхилення пружини, яка розтягується на 20 см під дією сили 60N?
Константа пружини - 300Н / м
Отримання потенційної енергії
Яка потенційна енергія стосується роботи, виконаної зусиллям пружності пружини, що стискається на 10 см, а константа її деформації - 20Н / м?
Еластична сила пружини становить -200N.
Ця сила діє на пружину, щоб перемістити її у положення її рівноваги. Виконання цієї роботи збільшує потенційну енергію системи.
Потенційна енергія обчислюється за рівнянням
Список літератури
- Кіттель, С, Найт, WD і Рудерман, М А. Механіка. США: Mc Graw Hill, 1973, т. І.
- Рама Редді, К, Бадамі, СБ та Баласубраманіан, В. Коливання та хвилі. Індія: Universities Press, 1994.
- Мерфі, Дж. Фізика: розуміння властивостей речовини та енергії. Нью-Йорк: Британська освітня публікація, 2015.
- Джордано, Н. Дж. Фізика коледжу: міркування та відносини. Канада: Брукс / Коул, 2009.
- Уокер, Дж., Холлідей, Д. і Реснік, Р. Основи фізики. США: Wiley, 2014.