Ako rastegnete gumu ili gumu od gume do određene tačke, ona će se istegnuti. Nakon što otpustite napetost, guma će se vratiti na svoju prvobitnu dužinu. Slično tome, kada rastegnete oprugu, ona će se istegnuti. Nakon što je otpustite, vratit će se na svoju prvobitnu dužinu. Opruga ili guma će se istegnuti kada se istegne i vratit će se na svoju prvobitnu dužinu nakon što se napetost otpusti jer je elastična. Elastičnost je sposobnost objekta da se vrati u svoj prvobitni oblik kada se ukloni sila koja se na njega primjenjuje.
Jeste li ikada žvakali žvakaću gumu? Ako žvakaću gumu povlačite s obje ruke, ona će narasti duža. Nakon što otpustite povlačenje, oblik žvakaće gume ostaje isti, odnosno dužina žvakaće gume se neće vratiti u prvobitno stanje. Isto važi i za plastelin, glinu itd. Predmeti poput žvakaće gume, plastelina i gline nazivaju se plastični predmeti. Elastični predmeti poput opruga također mogu postati plastični ako se povlače velikom silom i pređu svoju granicu elastičnosti.
Ako se opruga povuče udesno, ona će se istegnuti i povećati u dužini (Slika 1). Ako zatezna sila nije jako velika, utvrđeno je da je povećanje dužine opruge proporcionalno veličini zatezne sile (F). Drugim riječima, što je veća zatezna sila, to je veće povećanje dužine opruge. Odnos veličine zatezne sile (F) i povećanja dužine opruge je konstantna vrijednost.
Odnos između sile (F) i povećanja dužine opruge je konstantan, što je naznačeno istim nagibom grafikona (slika 2).
k je konstanta opruge ili koeficijent elastičnosti opruge ili mjera fleksibilnosti opruge. Ovaj odnos je prvi put uočio Robert Hooke (1635 – 1703) 1678. godine, stoga je poznat kao Hookeov zakon.
Ako veličina sile primijenjene na oprugu premaši granicu elastičnosti opruge, tada se nakon uklanjanja sile dužina opruge neće vratiti na svoju prvobitnu dužinu. Hookeov zakon primjenjuje se samo do granice elastičnosti . Granica elastičnosti opruge je maksimalna sila koja se može primijeniti na oprugu prije nego što se opruga trajno deformira i dužina opruge se ne može vratiti na svoju prvobitnu dužinu. Ako se veličina sile nastavi povećavati, opruga će biti oštećena.
Primjer problema
1. Pitanja za nacionalni ispit 2018.
Strijela je pričvršćena za tetivu, a zatim povučena silom od 20 N tako da se tetiva istegne za 20 cm. Trenje zraka se zanemaruje, masa strijele je 250 grama, tako da je brzina strijele kada se ispali iz luka...
Diskusija
Poznato je:
Sila (F) = 20 N
Povećanje dužine ( s) = 20 cm = 0,2 m
Masa strijele (m) = 250 grama = 0,25 kg
Početna brzina (v o ) = 0 m/s
Pitanje: Brzina strijele kada se ispali iz luka
Odgovor:
Rad (W) = promjena kinetičke energije ( ΔEK)
W = F s = (20)(0,2) = 4
EK = 1/2 m (vt2 - vo2) = 1/2 m (vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 0,125 Vt2
W = ΔEK
Fs = 1/2 m ( vt² )
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
