Elastische Kraft, was Formeln und Übungen besteht

Der elastische Kraft Es ist die Kraft, die ein Objekt ausübt, um einer Änderung seiner Form zu widerstehen. Es manifestiert sich in einem Objekt, das seine Form wiederherstellt, wenn es unter der Wirkung einer Verformungskraft steht.

Die elastische Kraft wird auch als restaurative Kraft bezeichnet. Die Übertragung der elastischen Kraft erfolgt durch die Partikel, die die Objekte integrieren.

Elastische Stärke einer Feder

Wenn beispielsweise eine metallische Feder komprimiert wird, wird eine Kraft, die die Federpartikel drückt, durch Reduzieren der Trennung zwischen ihnen ausgeübt. Gleichzeitig widersetzen sich die Partikel, die eine Kraft gegen die Komprimierung ausüben.

Wenn sie anstatt die Feder zu komprimieren, wird sie geworfen, dehnen sich die Partikel, die sie integrieren, mehr getrennt. Ebenso widerstehen die Partikel, eine Kraft zu trennen, die gegen das Dehnen entgegenwirt.

Objekte, die die Eigenschaft haben, ihre ursprüngliche Form durch gegensätzliche Verformungskraft wiederherzustellen, werden als elastische Objekte bezeichnet. Die Federn, der elastische Gummi und die elastischen Saiten sind Beispiele für elastische Objekte.

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Was ist die elastische Kraft?

Die elastische Kraft (F_k) Es ist die Kraft, die ein Objekt ausübt, um seinen Zustand des natürlichen Gleichgewichts durch eine externe Kraft beeinflusst zu haben.

Um die elastische Kraft zu analysieren, wird das ideale Federmassensystem berücksichtigt, das aus einer horizontal platzierten Feder besteht, die einem Ende an der Wand und am anderen Ende einem Block verabscheuungswürdig ist. Die anderen auf das System wirkenden Kräfte wie Reibung oder Schwerkraft werden nicht berücksichtigt.

Es kann Ihnen dienen: Zweiter Gleichgewichtsbedingung: Erklärung, Beispiele, Übungen

Wenn eine horizontale Kraft auf dem Teig ausgeübt wird, der an die Wand gerichtet ist, wird sie auf die Feder komprimiert, die sie komprimiert. Die Feder bewegt sich von ihrer Gleichgewichtsposition in eine neue Position. Da das Objekt tendenziell im Gleichgewicht bleibt, zeigt sich die elastische Kraft in der Feder, die sich der angewendeten Kraft widersetzt.

Die Verschiebung gibt an, wie viel Feder und elastische Kraft deformiert wurden. Wenn die Feder komprimiert ist, nimmt die Variation der Position zu und erhöht folglich die elastische Kraft.

Je mehr die Feder komprimiert ist, desto mehr Oppositionskraft übt, bis sie einen Punkt erreicht. Durch die Beendigung der Festigkeit ist die einzige Kraft, die die elastische Kraft wirkt, die elastische Kraft. Diese Kraft beschleunigt die Feder in der Richtung, die der Verformung widerspricht, bis der Gleichgewichtszustand wiedererlangt wird.

Auf die gleiche Weise tritt es auf, wenn der Feder den Teig horizontal beobachtet. Die Feder wird gedehnt und übt sofort eine Kraft aus, die proportional zur Verschiebung gegen das Abdehnen ist.

Formeln

Die elastische Kraftformel wird nach Hookes Law ausgedrückt. Dieses Gesetz legt fest, dass die von einem Objekt ausgeübte lineare elastische Kraft proportional zur Verschiebung ist.

F_k = -k.ΔS         [1]

F_k = Elastische Kraft

k = Verhältnismäßigkeitskonstante

ΔS = Vertreibung

Wenn sich das Objekt horizontal bewegt, wie im Fall der Feder der Wand, ist die Verschiebung ΔX, Und der Ausdruck von Hooke's Law ist geschrieben:

F_k = -k.ΔX        [2]

Kann Ihnen dienen: Konvergente Linse: Merkmale, Typen und Bewegung gelöstHookes Gesetz. Elastische Kraft proportional zur Dehnung. [Von SVJO (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/Datei: Hookes-Law-Springs.Png)]

Das negative Vorzeichen in der Gleichung zeigt, dass die elastische Kraft der Feder in die entgegengesetzte Richtung zur Kraft ist, die die Verschiebung verursacht hat. Die Verhältnismäßigkeitskonstante k Es ist eine Konstante, die von der Art des Materials abhängt, für den die Feder bestehen. Die Einheit der Konstanten k Ist N/m.

Elastische Objekte haben eine Elastizitätsgrenze, die von der Verformungskonstante abhängt. Wenn es sich über die elastische Grenze hinaus erstreckt, wird es dauerhaft deformieren.

Gleichung [1] und [2] gilt für kleine Federverschiebungen. Wenn die Verschiebungen größer sind, werden Begriffe mit größerer Leistung von hinzugefügt ΔX.

Kinetische Energie und potentielle Energie, die auf eine elastische Kraft bezeichnet wird

Die elastische Kraft funktioniert auf der Feder, indem sie sich in ihre Gleichgewichtsposition bewegt. Während dieses Prozesses nimmt die potenzielle Energie des Federmassensystems zu. Die potentielle Energie aufgrund der Arbeit der elastischen Kraft wird in Gleichung ausgedrückt [3].

U = ½ k .  Δx²[3]

Potentielle Energie wird in Joules (J) ausgedrückt.

Durch die Beendigung der Verformungskraft beschleunigt die Feder die Gleichgewichtsposition durch Verringerung der potenziellen Energie und zunehmender kinetischer Energie auf die Gleichgewichtsposition.

Die kinetische Energie des Federmassensystems, wenn die Gleichgewichtsposition erreicht ist, wird durch Gleichung bestimmt [4].

UND_k= ½ m.v²[4]

M = Masse

v = Federgeschwindigkeit

Um das Frühlingsmassensystem zu beheben, wird das zweite Gesetz von Newton unter Berücksichtigung der Elastizität angewendet, dass Elastizität eine variable Kraft ist.

Praktische Übungen von Beispielen

Erlangung von Verformungskraft

Wie viel Kraft ist erforderlich, um auf eine Feder auf 5 cm zu dehnen, wenn die Federkonstante 35 n/m beträgt?

Kann Ihnen dienen: Beschleunigung der Schwerkraft: Was ist es, wie es gemessen wird und ÜbungenElastische Kraft einer Feder, die sich 5 cm erstreckt

Da die Anwendungskraft gegen die elastische Kraft ist, wird bestimmt F_k Angenommen, die Feder ist horizontal gedehnt. Das Ergebnis erfordert nicht das negative Vorzeichen, da die Anwendungskraft nur benötigt wird.

Hookes Gesetz

F_k = -k.Δx       

Die Konstante k des Frühlings ist 35n/m.

Δx = 5 cm = 0,05 m

F_k = -35n/m . 0,05 m

F_k = - 1,75n = - f

Erforderlich 1,75 n von Kraft, um die Feder zu verformen 5cm.

Die Verformungskonstante erhalten

Was ist die Verformungskonstante einer Feder, die sich erstreckt? 20 cm durch die Wirkung einer Kraft von 60n?

Δx =20 cm = 0,2 m

F = 60n

F_k = -60n = - f

K = - f_k / Δx

  = -(-60n) /0,2m

K = 300 n/m

Die Federkonstante ist 300n/m

Potentielle Energie erhalten

Was ist die potentielle Energie, die auf die Arbeiten der elastischen Kraft einer Feder bezeichnet wird, die komprimiert wird? 10 cm Und seine Verformungskonstante ist 20n/m?

ΔX =10 cm = 0,1 m

K = 20 n/m

F_k = -20n/m . 0,1 m

F_k = -200n

Die elastische Kraft der Feder ist -200n.

Diese Kraft funktioniert auf der Feder, um sie in Richtung ihrer Gleichgewichtsposition zu bewegen. Bei dieser Arbeit nimmt die potenzielle Energie des Systems zu.

Potentialenergie wird mit Gleichung berechnet [3]

U = ½ k .  Δx²

U = ½ (20n/m) . (0,1 m)²

U = 0,1Joules

Verweise

1. Kittel, C, Ritter, W D und Ruderman, M a. Mechanik. USA: MC Graw Hill, 1973, vol. Yo.
2. Rama Reddy, K, Badami, S B und Balasubramanian, V. Oszillamente und Wellen. Indien: University Press, 1994.
3. Murphy, J. Physik: Verständnis der Eigenschaften von Materie und Energie. New York: Britannica Educational Publishing, 2015.
4. Giordano, n J. College -Physik: Argumentation und Beziehungen. Kanada: Brooks/Cole, 2009.
5. Walker, J, Halliday, D und Resnick, R. Grundlagen der Physik. USA: Wiley, 2014.