Kekuatan elastis apa yang terdiri, formula dan latihan

Itu gaya elastis Itu adalah kekuatan yang diberikan suatu objek untuk menahan perubahan dalam bentuknya. Itu memanifestasikan dirinya dalam suatu objek yang cenderung memulihkan bentuknya ketika berada di bawah aksi kekuatan deformasi.

Gaya elastis juga disebut gaya restoratif karena menentang deformasi untuk mengembalikan objek ke posisi keseimbangannya. Transfer gaya elastis adalah melalui partikel yang mengintegrasikan objek.

Kekuatan elastis dari pegas

Misalnya, ketika pegas logam dikompresi, gaya yang mendorong partikel pegas diberikan dengan mengurangi pemisahan di antara mereka, pada saat yang sama, partikel -partikel yang menahan didorong mengerahkan gaya yang bertentangan dengan kompresi.

Jika alih -alih mengompresi pegas itu dilemparkan, peregangan, partikel -partikel yang mengintegrasikannya lebih terpisah. Demikian juga, partikel -partikel itu menolak memisahkan kekuatan yang bertentangan dengan peregangan.

Objek yang memiliki properti memulihkan bentuk aslinya dengan berlawanan dengan gaya deformasi disebut objek elastis. Mata air, karet elastis dan string elastis adalah contoh objek elastis.

[TOC]

Apa kekuatan elastisnya?

Gaya elastis (F_k) Adalah kekuatan yang diberikan suatu objek untuk memulihkan keadaan keseimbangan alami dengan dipengaruhi oleh gaya eksternal.

Untuk menganalisis gaya elastis, sistem massa pegas yang ideal akan diperhitungkan yang terdiri dari pegas yang ditempatkan secara horizontal yang tunduk pada satu ujung di dinding dan di ujung lainnya ke blok massa tercela. Kekuatan lain yang bekerja pada sistem seperti gesekan atau gaya gravitasi tidak akan diperhitungkan.

Itu dapat melayani Anda: Kondisi keseimbangan kedua: penjelasan, contoh, latihan

Jika gaya horizontal dilakukan pada adonan, diarahkan ke dinding, ia ditransfer ke pegas yang mengompresnya. Pegas bergerak dari posisi keseimbangannya menuju posisi baru. Karena objek cenderung tetap seimbang, gaya elastis dimanifestasikan pada musim semi yang menentang gaya yang diterapkan.

Perpindahan menunjukkan seberapa besar pegas dan gaya elastis telah dideformasi sebanding dengan perpindahan itu. Saat pegas dikompresi, variasi dalam posisi meningkat dan akibatnya meningkatkan gaya elastis.

Semakin banyak pegas dikompresi, semakin banyak gaya oposisi yang diberikan sampai mencapai titik di mana gaya yang diterapkan dan gaya elastis seimbang, akibatnya sistem massa pegas berhenti bergerak. Dengan berhenti menerapkan kekuatan satu -satunya gaya yang bertindak adalah gaya elastis. Gaya ini mempercepat pegas ke arah yang bertentangan dengan deformasi sampai memulihkan keadaan keseimbangan.

Dengan cara yang sama terjadi saat meregangkan mata air menonton adonan secara horizontal. Musim semi diregangkan dan segera memberikan kekuatan yang sebanding dengan perpindahan yang berlawanan dengan peregangan.

Rumus

Formula gaya elastis diungkapkan oleh hukum Hooke. Undang -undang ini menetapkan bahwa gaya elastis linier yang diberikan oleh suatu objek sebanding dengan perpindahan.

F_k = -k.ΔS         [1]

F_k = Gaya elastis

k = Konstanta proporsionalitas

ΔS = Perpindahan

Saat objek bergerak secara horizontal, seperti dalam kasus pegas yang tunduk pada dinding, perpindahannya ΔX, Dan ekspresi hukum Hooke ditulis:

F_k = -k.ΔX        [2]

Dapat melayani Anda: Lensa konvergen: Karakteristik, jenis dan olahraga diselesaikanHukum Hooke. Gaya elastis sebanding dengan peregangan. [Oleh SVJO (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: hookes-law-springs.Png)]

Tanda negatif dalam persamaan menunjukkan bahwa gaya elastis pegas berada dalam arah yang berlawanan dengan gaya yang menyebabkan perpindahan. Konstanta proporsionalitas k Itu adalah konstanta yang tergantung pada jenis material di mana pegas dibentuk. Kesatuan konstan k adalah N/m.

Objek elastis memiliki batas elastisitas yang akan tergantung pada konstanta deformasi. Jika membentang di luar batas elastis, itu akan berubah bentuk secara permanen.

Persamaan [1] dan [2] berlaku untuk perpindahan pegas kecil. Saat perpindahan lebih besar, istilah ditambahkan dengan kekuatan yang lebih besar ΔX.

Energi kinetik dan energi potensial yang dirujuk pada gaya elastis

Gaya elastis bekerja pada pegas dengan menggerakkannya ke posisi keseimbangannya. Selama proses itu, energi potensial dari sistem massa pegas meningkat. Energi potensial karena pekerjaan yang dilakukan oleh gaya elastis dinyatakan dalam persamaan [3].

U = ½ k .  Δx²[3]

Energi potensial diekspresikan dalam joule (j).

Dengan berhenti menerapkan gaya deformasi, pegas berakselerasi ke posisi kesetimbangan dengan mengurangi energi potensial dan meningkatkan energi kinetik.

Energi kinetik dari sistem massa pegas, ketika posisi keseimbangan mencapai, ditentukan oleh persamaan [4].

DAN_k= ½ m.v²[4]

M = massa

v = kecepatan pegas

Untuk menyelesaikan sistem massa pegas, undang -undang kedua Newton diterapkan dengan mempertimbangkan bahwa gaya elastis adalah gaya variabel.

Latihan Contoh Praktis

Mendapatkan kekuatan deformasi

Berapa banyak kekuatan yang diperlukan untuk diterapkan pada pegas untuk meregangkan 5cm jika konstanta pegas adalah 35n/m?

Dapat melayani Anda: percepatan gravitasi: apa itu, bagaimana itu diukur dan latihanGaya elastis dari pegas yang membentang 5cm

Karena kekuatan aplikasi ditentang dengan gaya elastis ditentukan F_k dengan asumsi bahwa pegas diregangkan secara horizontal. Hasilnya tidak memerlukan tanda negatif karena gaya aplikasi hanya diperlukan.

Hukum Hooke

F_k = -k.Δx       

Konstan k dari musim semi 35n/m.

Δx = 5cm = 0,05m

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

F_k = - 1.75n = - f

Diperlukan 1.75 n kekuatan untuk merusak musim semi 5cm.

Mendapatkan konstanta deformasi

Apa konstanta deformasi pegas yang membentang 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

Konstanta musim semi adalah 300n/m

Mendapatkan energi potensial

Apa energi potensial yang dirujuk pada pekerjaan yang dilakukan oleh gaya elastis pegas yang dikompresi 10cm Dan konstanta deformasinya 20n/m?

ΔX =10 cm = 0,1m

K = 20 n/m

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

F_k = -200n

Gaya elastis musim semi adalah -200n.

Kekuatan ini bekerja pada musim semi untuk memindahkannya ke posisi keseimbangannya. Saat melakukan pekerjaan ini, energi potensial sistem meningkat.

Energi potensial dihitung dengan persamaan [3]

U = ½ k .  Δx²

U = ½ (20n/m) . (0,1m)²

U = 0.1Joules

Referensi

1. Kittel, C, Knight, W D dan Ruderman, M A. Mekanika. AS: MC Graw Hill, 1973, Vol. yo.
2. Rama Reddy, K, Badami, S B dan Balasubramanian, V. Osilamen dan Gelombang. India: University Press, 1994.
3. Murphy, J. Fisika: Mempahami sifat materi dan energi. New York: Penerbitan Pendidikan Britannica, 2015.
4. Giordano, N J. Fisika Perguruan Tinggi: Penalaran dan Hubungan. Kanada: Brooks/Cole, 2009.
5. Walker, J, Halliday, D dan Resnick, R. Dasar -dasar fisika. AS: Wiley, 2014.