Dacă întinzi o bandă de cauciuc sau o anvelopă de cauciuc până la un anumit punct, aceasta se va întinde. După ce eliberezi tensiunea, cauciucul va reveni la lungimea inițială. În mod similar, când întinzi un arc, acesta se va întinde. După ce îl eliberezi, va reveni la lungimea inițială. Un arc sau un cauciuc se va întinde atunci când este întins și va reveni la lungimea inițială după ce tensiunea este eliberată, deoarece este elastic. Elasticitatea este capacitatea unui obiect de a reveni la forma sa inițială atunci când forța aplicată asupra sa este îndepărtată.
Ai mestecat vreodată gumă? Dacă tragi de gumă cu ambele mâini, aceasta va crește mai lungă. După ce eliberezi tragerea, forma gumei rămâne aceeași sau lungimea gumei nu va reveni la starea inițială. Același lucru este valabil și pentru plastilină, lut etc. Obiecte precum guma de mestecat, plastilina și lutul se numesc obiecte din plastic. Obiectele elastice, cum ar fi arcurile, pot deveni, de asemenea, din plastic dacă sunt trase cu o forță mare și își pot depăși limita de elasticitate.
Dacă arcul este tras spre dreapta, acesta se va întinde și va crește în lungime (Figura 1). Dacă forța de tracțiune nu este foarte mare, se constată că creșterea lungimii arcului este proporțională cu magnitudinea forței de tracțiune (F). Cu alte cuvinte, cu cât forța de tracțiune este mai mare, cu atât creșterea lungimii arcului este mai mare. Raportul dintre magnitudinea forței de tracțiune (F) și creșterea lungimii arcului este o valoare constantă.
Raportul dintre forța (F) și creșterea lungimii arcului este constant, lucru indicat de aceeași pantă a graficului (figura 2).
k este constanta elastică sau coeficientul de elasticitate al arcului sau o măsură a flexibilității arcului. Această relație a fost observată pentru prima dată de Robert Hooke (1635 – 1703) în 1678, de aceea este cunoscută sub numele de legea lui Hooke.
Dacă magnitudinea forței aplicate unui arc depășește limita de elasticitate a acestuia, atunci, după ce forța este îndepărtată, lungimea arcului nu va reveni la lungimea inițială. Legea lui Hooke se aplică numai până la limita de elasticitate . Limita de elasticitate a unui arc este forța maximă care poate fi aplicată unui arc înainte ca acesta să se deformeze permanent, iar lungimea arcului să nu poată reveni la lungimea inițială. Dacă magnitudinea forței continuă să crească, arcul se va deteriora.
Exemplu de probleme
1. Întrebări pentru examenul național din 2018
O săgeată este atașată de o coardă de arc, apoi trasă înapoi cu o forță de 20 N, astfel încât coarda arcului se întinde pe o distanță de 20 cm. Frecarea aerului este ignorată, masa săgeții este de 250 de grame, deci viteza săgeții atunci când este trasă din arc este...
Pembahasan
Se știe:
Forță (F) = 20 N
Creștere în lungime ( s) = 20 cm = 0,2 m
Masa săgeții (m) = 250 grame = 0,25 kg
Viteza inițială (v o ) = 0 m/s
Întrebare: Viteza săgeții atunci când este trasă din arc
Jawab:
Lucrul mecanic (W) = schimbarea energiei cinetice ( 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 ( v t² )
4 = 0,125 v t²
4/0,125 = v t²
v t² = 32
vt = √32
v t = √(16)(2)
vt = 4√2 m/ s
