Si estires una banda elàstica o un pneumàtic de goma fins a un cert punt, s'estirarà. Després d'alliberar la tensió, la goma tornarà a la seva longitud original. De la mateixa manera, quan estires una molla, s'estirarà. Després d'alliberar-la, tornarà a la seva longitud original. Una molla o una goma s'estirarà quan s'estiri i tornarà a la seva longitud original després que s'alliberi la tensió perquè és elàstica. L'elasticitat és la capacitat d'un objecte de tornar a la seva forma original quan es retira la força que se li aplica.
Has mastegat mai un xiclet? Si estires el xiclet amb les dues mans, s'allargarà. Després de deixar anar l'estirada, la forma del xiclet es manté igual o la longitud del xiclet no tornarà al seu estat original. El mateix passa amb la plastilina, l'argila, etc. Els objectes com el xiclet, la plastilina i l'argila s'anomenen objectes de plàstic. Els objectes elàstics com les molles també es poden tornar plàstics si s'estiren amb una força gran i superar el seu límit elàstic.
Si es tira de la molla cap a la dreta, s'estirarà i augmentarà de longitud (Figura 1). Si la força de tracció no és gaire gran, es constata que l'augment de la longitud de la molla és proporcional a la magnitud de la força de tracció (F). En altres paraules, com més gran sigui la força de tracció, més gran serà l'augment de la longitud de la molla. La relació entre la magnitud de la força de tracció (F) i l'augment de la longitud de la molla és un valor constant.
La relació entre la força (F) i l'augment de la longitud de la molla és constant, cosa que s'indica amb el mateix pendent del gràfic (figura 2).
k és la constant de la molla o el coeficient d'elasticitat de la molla o una mesura de la flexibilitat de la molla. Aquesta relació va ser observada per primera vegada per Robert Hooke (1635-1703) el 1678, per això es coneix com a llei de Hooke.
Si la magnitud de la força aplicada a una molla supera el límit elàstic de la molla, després que es retiri la força, la longitud de la molla no tornarà a la seva longitud original. La llei de Hooke només s'aplica fins al límit elàstic . El límit elàstic d'una molla és la força màxima que es pot aplicar a una molla abans que la molla es deformi permanentment i la longitud de la molla no pugui tornar a la seva longitud original. Si la magnitud de la força continua augmentant, la molla es farà malbé.
Exemple de problemes
1. Preguntes de l'examen nacional de 2018
Una fletxa s'acobla a una corda d'arc i després es tira cap enrere amb una força de 20 N de manera que la corda s'estira una distància de 20 cm. La fricció de l'aire s'ignora, la massa de la fletxa és de 250 grams, de manera que la velocitat de la fletxa quan es dispara des de l'arc és...
Discussió
Se sap:
Força (F) = 20 N
Increment de longitud ( s) = 20 cm = 0,2 m
Massa de la fletxa (m) = 250 grams = 0,25 kg
Velocitat inicial (v o ) = 0 m/s
Pregunta: La velocitat de la fletxa quan es dispara amb l'arc
Resposta:
Treball (W) = canvi d'energia cinètica ( 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 ( v t² )
4 = 0,125 v t²
4/0,125 = v t 2
v t2 = 32
v t = √32
v t = √(16)(2)
v t = 4√2 m/s
