Jei iki tam tikro taško ištempsite guminę juostą arba guminę padangą, ji išsitemps. Atleidus įtempimą, guma grįš į pradinį ilgį. Panašiai, kai ištempsite spyruoklę, ji išsitemps. Atleidus, ji grįš į pradinį ilgį. Spyruoklė arba guma išsitemps ištempta ir grįš į pradinį ilgį, kai įtempimas bus sumažintas, nes ji yra elastinga. Elastingumas yra objekto gebėjimas grįžti į pradinę formą, kai pašalinama jam veikianti jėga.
Ar kada nors kramtėte gumą? Jei trauksite gumą abiem rankomis, ji pailgės. Atleidus trūktelėjimą, kramtomosios gumos forma išlieka ta pati arba kramtomosios gumos ilgis negrįžta į pradinę būseną. Tas pats pasakytina ir apie plastiliną, molį ir kt. Tokie objektai kaip kramtomoji guma, plastilinas ir molis vadinami plastikiniais objektais. Elastingi objektai, tokie kaip spyruoklės, taip pat gali tapti plastiški, jei jie traukiami didele jėga ir viršija savo elastingumo ribą.
Jei spyruoklė traukiama į dešinę, ji išsitempia ir pailgėja (1 pav.). Jei tempimo jėga nėra labai didelė, nustatoma, kad spyruoklės ilgio padidėjimas yra proporcingas tempimo jėgos (F) dydžiui. Kitaip tariant, kuo didesnė tempimo jėga, tuo labiau padidėja spyruoklės ilgis. Tempimo jėgos (F) dydžio ir spyruoklės ilgio padidėjimo santykis yra pastovi vertė.
Jėgos (F) ir spyruoklės ilgio padidėjimo santykis yra pastovus, ką rodo tas pats grafiko nuolydis (2 pav.).
k yra spyruoklės konstanta arba spyruoklės elastingumo koeficientas, arba spyruoklės lankstumo matas. Šį ryšį pirmą kartą pastebėjo Robertas Hukas (1635–1703) 1678 m., todėl jis žinomas kaip Huko dėsnis.
Jei spyruoklei taikomos jėgos dydis viršija spyruoklės tamprumo ribą, tai, jėgą pašalinus, spyruoklės ilgis nebegrįš į pradinį ilgį. Huko dėsnis galioja tik iki tamprumo ribos . Spyruoklės tamprumo riba yra maksimali jėga, kuria galima veikti spyruoklę, kol ji visam laikui deformuosis ir spyruoklės ilgis nebegalės grįžti į pradinį ilgį. Jei jėgos dydis ir toliau didės, spyruoklė bus pažeista.
Contoh soal
1. 2018 m. nacionalinio egzamino klausimai
Strėlė pritvirtinama prie lanko virvės, o tada 20 N jėga atitraukiama taip, kad virvė išsitemptų 20 cm. Oro trintis ignoruojama, strėlės masė yra 250 gramų, taigi strėlės greitis, kai ji iššaunama iš lanko, yra…
Pembahasanas
Yra žinoma:
Jėga (F) = 20 N
Ilgio padidėjimas ( s) = 20 cm = 0,2 m
Strėlės masė (m) = 250 gramų = 0,25 kg
Pradinis greitis (v0 ) = 0 m/s
Klausimas: Strėlės greitis, kai ji iššaunama iš lanko
Džawabas:
Darbas (W) = kinetinės energijos pokytis ( ΔEK)
W = Fs = (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 vt²
4/0,125 = vt²
vt2 = 32
v t = √32
v t = √(16)(2)
vt = 4√2 m/ s
