Калі расцягнуць гумовую стужку або гумовую шыну да пэўнай кропкі, яна расцягнецца. Пасля таго, як вы знясеце нацяжэнне, гума вернецца да сваёй першапачатковай даўжыні. Падобным чынам, калі вы расцягваеце спружыну, яна расцягнецца. Пасля таго, як вы яе адпусціце, яна вернецца да сваёй першапачатковай даўжыні. Спружына або гума расцягваецца пры расцяжэнні і вяртаецца да сваёй першапачатковай даўжыні пасля зняцця нацяжэння, таму што яна пругкая. Пругкасць - гэта здольнасць прадмета вяртацца да сваёй першапачатковай формы, калі сіла, якая да яго прыкладзена, здымаецца.
Вы калі-небудзь жавалі жуйку? Калі цягнуць за жуйку абедзвюма рукамі, яна падаўжаецца. Пасля таго, як вы адпусціце цягу, форма жуйкі застаецца ранейшай, або даўжыня жуйкі не вяртаецца ў першапачатковы стан. Тое ж самае тычыцца пластыліну, гліны і г.д. Такія прадметы, як жуйка, пластылін і гліна, называюцца пластычнымі прадметамі. Эластычныя прадметы, такія як спружыны, таксама могуць стаць пластычнымі, калі іх цягнуць з вялікай сілай, і яны перавышаюць сваю мяжу пругкасці.
Калі спружыну пацягнуць направа, яна расцягнецца і павялічыцца ў даўжыні (малюнак 1). Калі сіла расцяжэння не вельмі вялікая, то павелічэнне даўжыні спружыны прапарцыйна велічыні сілы расцяжэння (F). Іншымі словамі, чым большая сіла расцяжэння, тым большае павелічэнне даўжыні спружыны. Стаўленне велічыні сілы расцяжэння (F) да павелічэння даўжыні спружыны з'яўляецца пастаяннай велічынёй.
Суадносіны паміж сілай (F) і павелічэннем даўжыні спружыны пастаяннае, што пацвярджаецца аднолькавым нахілам графіка (малюнак 2).
k — гэта пастаянная спружыны або каэфіцыент пругкасці спружыны, або паказчык яе гнуткасці. Гэтую залежнасць упершыню заўважыў Роберт Гук (1635–1703) у 1678 годзе, таму яна вядомая як закон Гука.
Калі велічыня сілы, прыкладзенай да спружыны, перавышае мяжу пругкасці спружыны, то пасля зняцця сілы даўжыня спружыны не вернецца да сваёй першапачатковай даўжыні. Закон Гука дзейнічае толькі да мяжы пругкасці . Мяжа пругкасці спружыны — гэта максімальная сіла, якую можна прыкласці да спружыны, перш чым спружына дэфармуецца канчаткова, і даўжыня спружыны не зможа вярнуцца да сваёй першапачатковай даўжыні. Калі велічыня сілы працягвае павялічвацца, спружына будзе пашкоджана.
Прыклад задачы
1. Пытанні нацыянальнага экзамену 2018 года
Страла прымацавана да цяцівы, а затым адцягнута назад з сілай 20 Н так, што цяціва расцягнулася на 20 см. Трэннем паветра не кіруемся, маса стралы роўная 250 грамам, таму хуткасць стралы пры стрэле з лука роўная…
Абмеркаванне
Вядома:
Сіла (F) = 20 Н
Павелічэнне даўжыні ( s) = 20 см = 0,2 м
Маса стрэлы (м) = 250 грамаў = 0,25 кг
Пачатковая хуткасць (v₂o ) = 0 м/с
Пытанне: Хуткасць стралы, калі яна выпушчана з лука
Адказ:
Праца (Вт) = змена кінетычнай энергіі ( ΔEK)
W = F s = (20)(0,2) = 4
EK = 1/2 м (vt2 – вo2) = 1/2 м (vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 0,125 Вt2
W = ΔEK
Fs = 1/2 м ( vt² )
4 = 0,125 v t²
4/0,125 = vₙ2
v t 2 = 32
v t = √32
v t = √(16)(2)
v t = 4√2 м/с
