Хукум Хук

Если растянуть резинку или шину до определённой точки, они растянутся. После снятия натяжения резина вернётся к своей первоначальной длине. Аналогично, если растянуть пружину, она растянется. После снятия натяжения она вернётся к своей первоначальной длине. Пружина или резина растягиваются при растяжении и возвращаются к своей первоначальной длине после снятия натяжения, потому что они упругие. Упругость — это способность объекта возвращаться к своей первоначальной форме после снятия приложенной к нему силы.

Вы когда-нибудь жевали жвачку? Если тянуть жвачку обеими руками, она вырастет в длину. После того, как вы отпустите руку, форма жвачки останется неизменной, или же её длина не вернется к первоначальному состоянию. То же самое относится к пластилину, глине и т. д. Такие предметы, как жевательная резинка, пластилин и глина, называются пластичными предметами. Упругие предметы, такие как пружины, также могут стать пластичными, если их сильно растянуть и превысить предел упругости.

Если пружину растянуть вправо, она растянется и увеличится в длину (рис. 1). Если растягивающая сила не очень велика, то увеличение длины пружины пропорционально величине растягивающей силы (F). Другими словами, чем больше растягивающая сила, тем больше увеличение длины пружины. Отношение величины растягивающей силы (F) к увеличению длины пружины является постоянной величиной.

Отношение силы (F) к увеличению длины пружины остается постоянным, что подтверждается одинаковым наклоном графика (рисунок 2).

k — это коэффициент упругости пружины, или мера её гибкости. Это соотношение впервые было отмечено Робертом Гуком (1635–1703) в 1678 году, поэтому оно известно как закон Гука.

Если величина силы, приложенной к пружине, превышает предел упругости пружины, то после снятия силы длина пружины не вернется к исходной. Закон Гука применим только до предела упругости . Предел упругости пружины — это максимальная сила, которая может быть приложена к пружине до того, как она необратимо деформируется и ее длина не сможет вернуться к исходной. Если величина силы продолжает увеличиваться, пружина будет повреждена.

Примеры заданий

1. Вопросы национального экзамена 2018 года

Стрела прикреплена к тетиве лука, затем её натягивают с силой 20 Н так, что тетива растягивается на расстояние 20 см. Трением воздуха пренебрегают, масса стрелы составляет 250 грамм, поэтому скорость стрелы при выстреле из лука равна…

Обсуждение

Известно:

Сила (F) = 20 Н

Увеличение длины ( с) = 20 см = 0,2 м

Масса стрелы (м) = 250 грамм = 0,25 кг

Начальная скорость (v _o ) = 0 м/с

Вопрос: Скорость стрелы при выстреле из лука.

Jawab:

Работа (W) = изменение кинетической энергии ( ΔEK)

W = F s = (20)(0,2) = 4

ЭК = 1/2 м (v)_t² - v_o²) = 1/2 м (v_t²) = 1/2 (0,25)(v_t²) = 1/2 (0,25)(v_t²) = 0,125 v_t²

W = ΔEK

F s = 1/2 m (v _t ² )

4 = 0,125 v _t ²

4/0,125 = v _t ²

v _t ² = 32

v _t = √32

v _t = √(16)(2)

v _t = 4√2 м/с