Ако разтегнете ластик или гумена гума до определена точка, те ще се разтегнат. След като освободите опъването, гумата ще се върне към първоначалната си дължина. По подобен начин, когато разтегнете пружина, тя ще се разтегне. След като я освободите, тя ще се върне към първоначалната си дължина. Пружината или гумата ще се разтегнат, когато се разтегнат, и ще се върнат към първоначалната си дължина, след като опъването се освободи, защото са еластични. Еластичността е способността на даден обект да се върне към първоначалната си форма, когато приложената към него сила се премахне.
Дъвчели ли сте някога дъвка? Ако дърпате дъвката с две ръце, тя ще се удължи. След като освободите дърпането, формата на дъвката остава същата или дължината на дъвката няма да се върне в първоначалното си състояние. Същото важи и за пластилин, глина и др. Предмети като дъвка, пластилин и глина се наричат пластмасови предмети. Еластичните предмети, като пружините, също могат да станат пластмасови, ако бъдат издърпани с голяма сила и да надхвърлят границата си на еластичност.
Ако пружината се издърпа надясно, тя ще се разтегне и ще се увеличи по дължина (Фигура 1). Ако силата на опън не е много голяма, се установява, че увеличаването на дължината на пружината е пропорционално на величината на силата на опън (F). С други думи, колкото по-голяма е силата на опън, толкова по-голямо е увеличението на дължината на пружината. Съотношението на величината на силата на опън (F) към увеличението на дължината на пружината е постоянна величина.
Съотношението между силата (F) и увеличението на дължината на пружината е постоянно, което се вижда от същия наклон на графиката (фигура 2).
k е константата на пружината или коефициентът на еластичност на пружината или мярка за гъвкавостта на пружината. Тази връзка е наблюдавана за първи път от Робърт Хук (1635 – 1703) през 1678 г., откъдето идва и известната като закон на Хук.
Ако големината на силата, приложена към пружината, надвишава границата на еластичност на пружината, то след премахване на силата, дължината на пружината няма да се върне до първоначалната си дължина. Законът на Хук важи само до границата на еластичност . Границата на еластичност на пружината е максималната сила, която може да бъде приложена към пружината, преди тя да се деформира окончателно и дължината ѝ да не може да се върне до първоначалната си дължина. Ако големината на силата продължи да се увеличава, пружината ще се повреди.
Пример за проблеми
1. Въпроси за националния изпит за 2018 г.
Стрела е прикрепена към тетива на лък, след което е издърпана назад със сила 20 N, така че тетивата се разтяга на разстояние 20 см. Триенето на въздуха се пренебрегва, масата на стрелата е 250 грама, така че скоростта на стрелата, когато е изстреляна от лъка, е…
Дискусия
Известно е:
Сила (F) = 20 N
Увеличение на дължината ( s) = 20 см = 0,2 м
Маса на стрелата (m) = 250 грама = 0,25 kg
Начална скорост (v₂o ) = 0 m/s
Въпрос: Скоростта на стрелата, когато е изстреляна от лък
Джаваб:
Работа (W) = промяна в кинетичната енергия ( ΔEK)
W = F s = (20)(0,2) = 4
EK = 1/2 м (vt2 - vo2) = 1/2 м (vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 0,125 vt2
W = ΔEK
Fs = 1/2 m ( v t² )
4 = 0,125 v t²
4/0,125 = v t 2
v t 2 = 32
v t = √32
v t = √(16)(2)
v t = 4√2 m/s
