Se estiras unha goma elástica ou un pneumático ata un certo punto, estirarase. Despois de soltar a tensión, a goma volverá á súa lonxitude orixinal. Do mesmo xeito, cando estiras un resorte, este estirarase. Despois de soltalo, volverá á súa lonxitude orixinal. Un resorte ou unha goma estirarase cando se estire e volverá á súa lonxitude orixinal despois de soltar a tensión porque é elástico. A elasticidade é a capacidade dun obxecto para volver á súa forma orixinal cando se retira a forza que se lle aplica.
Mastigaches algunha vez goma de mascar? Se tiras da goma de mascar con ambas as mans, crecerá máis. Despois de soltar o tirón, a forma da goma de mascar permanece igual ou a lonxitude da goma de mascar non volverá ao seu estado orixinal. O mesmo ocorre coa plastilina, a arxila, etc. Os obxectos como a goma de mascar, a plastilina e a arxila chámanse obxectos de plástico. Os obxectos elásticos como os resortes tamén poden converterse en plástico se se tira deles cunha forza grande e superan o seu límite elástico.
Se se tira do resorte cara á dereita, este estirarase e aumentará de lonxitude (Figura 1). Se a forza de tracción non é moi grande, obsérvase que o aumento da lonxitude do resorte é proporcional á magnitude da forza de tracción (F). Noutras palabras, canto maior sexa a forza de tracción, maior será o aumento da lonxitude do resorte. A relación entre a magnitude da forza de tracción (F) e o aumento da lonxitude do resorte é un valor constante.
A relación entre a forza (F) e o aumento da lonxitude do resorte é constante, o que se indica coa mesma pendente da gráfica (figura 2).
k é a constante do resorte ou coeficiente de elasticidade do resorte ou unha medida da flexibilidade do resorte. Esta relación foi observada por primeira vez por Robert Hooke (1635-1703) en 1678, polo que se coñece como lei de Hooke.
Se a magnitude da forza aplicada a un resorte excede o límite elástico do resorte, despois de retirar a forza, a lonxitude do resorte non volverá á súa lonxitude orixinal. A lei de Hooke só se aplica ata o límite elástico . O límite elástico dun resorte é a forza máxima que se pode aplicar a un resorte antes de que este se deforme permanentemente e a lonxitude do resorte non poida volver á súa lonxitude orixinal. Se a magnitude da forza continúa a aumentar, o resorte danarase.
Exemplo de problemas
1. Preguntas do exame nacional de 2018
Unha frecha únese a unha corda de arco e logo tírase cara atrás cunha forza de 20 N de xeito que a corda se estire unha distancia de 20 cm. Ignórase a fricción do aire, a masa da frecha é de 250 gramos, polo que a velocidade da frecha cando se dispara co arco é...
Discusión
Sábese:
Forza (F) = 20 N
Aumento de lonxitude ( s) = 20 cm = 0,2 m
Masa da frecha (m) = 250 gramos = 0,25 kg
Velocidade inicial (v o ) = 0 m/s
Pregunta: A velocidade da frecha cando se dispara co arco
Resposta:
Traballo (W) = cambio na enerxía cinética ( 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
