Ja gumijas lenti vai gumijas riepu izstiepj līdz noteiktam punktam, tā izstiepsies. Pēc spriegojuma atlaišanas gumija atgriezīsies sākotnējā garumā. Līdzīgi, izstiepjot atsperi, tā izstiepsies. Pēc atlaišanas tā atgriezīsies sākotnējā garumā. Atspere vai gumija izstiepjas, kad tiek izstiepta, un pēc spriegojuma atlaišanas atgriezīsies sākotnējā garumā, jo tā ir elastīga. Elastība ir objekta spēja atgriezties sākotnējā formā, kad tam pieliktais spēks tiek noņemts.
Vai esi kādreiz košļājis košļājamo gumiju? Ja vilksi košļājamo gumiju ar abām rokām, tā kļūs garāka. Pēc vilkšanas atlaišanas košļājamās gumijas forma paliek nemainīga vai arī tās garums neatgriežas sākotnējā stāvoklī. Tas pats attiecas uz plastilīnu, mālu utt. Tādus priekšmetus kā košļājamā gumija, plastilīns un māls sauc par plastmasas priekšmetiem. Arī elastīgi priekšmeti, piemēram, atsperes, var kļūt plastiski, ja tos vilk ar lielu spēku, un pārsniegt to elastības robežu.
Ja atsperi pavelk pa labi, tā izstiepjas un palielinās garumā (1. attēls). Ja stiepes spēks nav ļoti liels, tiek konstatēts, ka atsperes garuma palielināšanās ir proporcionāla stiepes spēka (F) lielumam. Citiem vārdiem sakot, jo lielāks stiepes spēks, jo lielāks atsperes garuma palielināšanās. Stiepes spēka (F) lieluma un atsperes garuma palielināšanās attiecība ir konstanta vērtība.
Spēka (F) un atsperes garuma palielinājuma attiecība ir nemainīga, ko norāda vienāds grafika slīpums (2. attēls).
k ir atsperes konstante jeb atsperes elastības koeficients vai atsperes elastības mērs. Šo sakarību pirmo reizi novēroja Roberts Hūks (1635–1703) 1678. gadā, tāpēc to sauc par Hūka likumu.
Ja atsperei pieliktā spēka lielums pārsniedz atsperes elastības robežu, tad pēc spēka noņemšanas atsperes garums neatgriezīsies sākotnējā garumā. Huka likums ir spēkā tikai līdz elastības robežai . Atsperes elastības robeža ir maksimālais spēks, ko var pielikt atsperei, pirms atspere neatgriezeniski deformējas un atsperes garums nevar atgriezties sākotnējā garumā. Ja spēka lielums turpina pieaugt, atspere tiks bojāta.
Problēmu piemērs
1. 2018. gada valsts eksāmena jautājumi
Bulta tiek piestiprināta pie loka auklas un pēc tam ar 20 N spēku tiek atvilkta atpakaļ tā, lai loka aukla izstieptos 20 cm attālumā. Gaisa berze netiek ņemta vērā, bultas masa ir 250 grami, tāpēc bultas ātrums, kad tā tiek izšauta no loka, ir…
Diskusija
Ir zināms:
Spēks (F) = 20 N
Garuma pieaugums ( s) = 20 cm = 0,2 m
Bultas masa (m) = 250 grami = 0,25 kg
Sākotnējais ātrums (v0 ) = 0 m/s
Jautāts: Bultas ātrums, kad tā tiek izšauta no loka
Džavabs:
Darbs (W) = kinētiskās enerģijas izmaiņas ( 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
vt = √(16)(2)
vt = 4√2 m/s
