Pokud natáhnete gumičku nebo gumovou pneumatiku do určitého bodu, natáhne se. Po uvolnění napětí se guma vrátí do své původní délky. Podobně, když natáhnete pružinu, natáhne se. Po uvolnění se vrátí do své původní délky. Pružina nebo guma se při natahování natáhne a po uvolnění napětí se vrátí do své původní délky, protože je pružná. Elasticita je schopnost objektu vrátit se do původního tvaru, když je odstraněna síla, která na něj působí.
Už jste někdy žvýkali žvýkačku? Pokud za žvýkačku taháte oběma rukama, prodlouží se. Po uvolnění tahu zůstane tvar žvýkačky stejný, respektive se délka žvýkačky nevrátí do původního stavu. Totéž platí pro plastelínu, hlínu atd. Předměty jako žvýkačka, plastelína a hlína se nazývají plastické předměty. Pružné předměty, jako jsou pružiny, se také mohou stát plastickými, pokud jsou taženy velkou silou a překročí svou mez pružnosti.
Pokud se pružina zatáhne doprava, natáhne se a zvětší se její délka (obrázek 1). Pokud tahová síla není příliš velká, zjistí se, že zvětšení délky pružiny je úměrné velikosti tahové síly (F). Jinými slovy, čím větší je tahová síla, tím větší je zvětšení délky pružiny. Poměr velikosti tahové síly (F) k zvětšení délky pružiny je konstantní hodnota.
Poměr mezi silou (F) a zvětšením délky pružiny je konstantní, což je naznačeno stejným sklonem grafu (obrázek 2).
k je tuhost pružiny neboli koeficient pružnosti pružiny, případně míra její pružnosti. Tento vztah poprvé pozoroval Robert Hooke (1635–1703) v roce 1678, proto je známý jako Hookeův zákon.
Pokud velikost síly působící na pružinu překročí mez pružnosti pružiny, pak se po odstranění síly délka pružiny nevrátí na svou původní délku. Hookeův zákon platí pouze do meze pružnosti . Mez pružnosti pružiny je maximální síla, kterou lze na pružinu aplikovat, než se pružina trvale deformuje a její délka se nemůže vrátit na svou původní délku. Pokud se velikost síly dále zvětšuje, pružina se poškodí.
Příklad problémů
1. Otázky k celostátní zkoušce 2018
Šíp je připevněn k tětivě a poté je silou 20 N natažen zpět tak, že se tětiva natáhne o vzdálenost 20 cm. Tření vzduchu se zanedbává, hmotnost šípu je 250 gramů, takže rychlost šípu při výstřelu z luku je…
Diskuse
Je známo:
Síla (F) = 20 N
Zvětšení délky ( s) = 20 cm = 0,2 m
Hmotnost šípu (m) = 250 gramů = 0,25 kg
Počáteční rychlost (v o ) = 0 m/s
Otázka: Rychlost šípu vystřeleného z luku
Džaváb:
Práce (W) = změna kinetické energie ( 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 t²
v/ t² = 32
v t = √32
v t = √(16)(2)
v t = 4√2 m/s
