Hvis du strekker en strikk eller et gummidekk til et visst punkt, vil det strekke seg. Etter at du slipper spenningen, vil gummien gå tilbake til sin opprinnelige lengde. På samme måte, når du strekker en fjær, vil den strekke seg. Etter at du slipper den, vil den gå tilbake til sin opprinnelige lengde. En fjær eller gummi vil strekke seg når den strekkes, og vil gå tilbake til sin opprinnelige lengde etter at spenningen er sluppet fordi den er elastisk. Elastisitet er en gjenstands evne til å gå tilbake til sin opprinnelige form når kraften som påføres den fjernes.
Har du noen gang tygget tyggegummi? Hvis du drar i tyggegummien med begge hender, vil den bli lengre. Etter at du slipper trekket, forblir formen på tyggegummien den samme, eller lengden på tyggegummien vil ikke gå tilbake til sin opprinnelige tilstand. Det samme gjelder plastelina, leire osv. Gjenstander som tyggegummi, plastelina og leire kalles plastgjenstander. Elastiske gjenstander som fjærer kan også bli plastiske hvis de trekkes med stor kraft og overskride elastisitetsgrensen.
Hvis fjæren trekkes til høyre, vil den strekke seg og øke i lengde (figur 1). Hvis strekkraften ikke er veldig stor, finner man at økningen i fjærens lengde er proporsjonal med størrelsen på strekkraften (F). Med andre ord, jo større strekkraften er, desto større er økningen i fjærens lengde. Forholdet mellom størrelsen på strekkraften (F) og økningen i fjærens lengde er en konstant verdi.
Forholdet mellom kraften (F) og økningen i fjærens lengde er konstant, noe som indikeres av den samme stigningstallet til grafen (figur 2).
k er fjærkonstanten eller elastisitetskoeffisienten til fjæren, eller et mål på fjærens fleksibilitet. Denne sammenhengen ble først observert av Robert Hooke (1635–1703) i 1678, derav kjent som Hookes lov.
Hvis størrelsen på kraften som påføres en fjær overstiger fjærens elastisitetsgrense, vil ikke fjærens lengde gå tilbake til sin opprinnelige lengde etter at kraften er fjernet. Hookes lov gjelder bare opp til elastisitetsgrensen . En fjærs elastisitetsgrense er den maksimale kraften som kan påføres en fjær før fjæren deformeres permanent og fjærens lengde ikke kan gå tilbake til sin opprinnelige lengde. Hvis størrelsen på kraften fortsetter å øke, vil fjæren bli skadet.
Eksempel på hva
1. Nasjonale eksamensspørsmål 2018
En pil festes til en buestreng og trekkes deretter tilbake med en kraft på 20 N slik at buestrengen strekker seg en avstand på 20 cm. Luftfriksjon ignoreres, pilens masse er 250 gram, så pilens hastighet når den skytes fra buen er…
Diskusjon
Det er kjent:
Kraft (F) = 20 N
Lengdeøkning ( s) = 20 cm = 0,2 m
Pilens masse (m) = 250 gram = 0,25 kg
Starthastighet (v o ) = 0 m/s
Spurt: Pilens hastighet når den skytes fra buen
Jawab:
Arbeid (W) = endring i kinetisk energi ( 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 ( vt² )
4 = 0,125 v t²
4/0,125 = vt²
vt² = 32
vt = √32
vt = √(16)(2)
v t = 4√2 m/s
