Tú y yo sabemos que si alguna fuerza actúa sobre un cuerpo, entonces el cuerpo se moverá bajo la influencia de esta fuerza. Por ejemplo, una hoja cae al suelo porque es atraída por la Tierra. Pero si una hoja cae sobre un banco, no continúa cayendo y no cae a través del banco, sino que permanece en reposo.

Y si la hoja deja de moverse repentinamente, significa que debe haber aparecido una fuerza que contrarresta su movimiento. Esta fuerza actúa en dirección opuesta a la gravedad de la Tierra y es igual a ella en magnitud. En física, esta fuerza que contrarresta la fuerza de la gravedad se llama fuerza elástica.

¿Qué es la fuerza elástica?

Al cachorro Antoshka le encanta observar pájaros.

Para ver un ejemplo que explica qué es la fuerza elástica, recordemos los pájaros y la cuerda. Cuando el pájaro se sienta sobre la cuerda, el soporte, previamente estirado horizontalmente, se dobla bajo el peso del pájaro y se estira ligeramente. El pájaro primero se mueve hacia el suelo junto con la cuerda y luego se detiene. Y esto sucede cuando añades otro birdie a la cuerda. Y luego otro. Es decir, es obvio que a medida que aumenta la fuerza sobre la cuerda, ésta se deforma hasta el momento en que las fuerzas que contrarrestan esta deformación se vuelven iguales al peso de todas las aves. Y luego el movimiento descendente se detiene.

Cuando se estira la suspensión, la fuerza elástica es igual a la fuerza de gravedad y luego el estiramiento se detiene.

En pocas palabras, la función de la elasticidad es mantener la integridad de los objetos que impactamos con otros objetos. Y si la fuerza elástica falla, el cuerpo se deforma irremediablemente. La cuerda se rompe bajo la abundancia de nieve, las asas de la bolsa se rompen si se sobrecarga de comida, durante las grandes cosechas se rompen las ramas del manzano, etc.

¿Cuándo ocurre la fuerza elástica? En ese momento comienza el impacto en el cuerpo. Cuando el pájaro se posó en la cuerda. Y desaparece cuando el pájaro despega. Es decir, cuando cesa el impacto. El punto de aplicación de la fuerza elástica es el punto en el que se produce el impacto.

Deformación

La fuerza elástica ocurre sólo cuando los cuerpos se deforman. Si la deformación del cuerpo desaparece, la fuerza elástica también desaparece.

hay deformaciones diferentes tipos: estiramiento, compresión, corte, flexión y torsión.

Estiramiento: pesamos el cuerpo en una báscula de resorte o en una banda elástica común que se estira bajo el peso del cuerpo.

Compresión: ponemos un objeto pesado sobre el resorte.

Cizalla: el trabajo de unas tijeras o una sierra, una silla desvencijada, donde el suelo se puede tomar como base y el asiento como plano de aplicación de la carga.

Bend: nuestros pájaros se sentaron en una rama, una barra horizontal con estudiantes en una lección de educación física

La fuerza de elasticidad es una de las fuerzas de interacción entre cuerpos y la mecánica la estudia. ¿Cómo surge, de qué depende, hacia dónde se dirige? Después de leer el artículo, encontrará las respuestas a estas preguntas.

¿Cómo y cuándo surge la fuerza elástica?

Realicemos un experimento:

• fortalezca el resorte con plastilina en la parte inferior de una superficie horizontal, por ejemplo, una mesa;
• cuelgue un pequeño peso del extremo libre del resorte.

Arroz. 1. Fuerza elástica

Debido a la fuerza de gravedad, la carga tuvo que caer. ¿Por qué no sucedió esto? La razón es la fuerza elástica que actuó sobre la carga del resorte. En general, su aparición es causada por deformación: estiramiento, compresión, cizallamiento, torsión o flexión. En nuestro experimento, surgió debido al estiramiento del resorte.

Dirección de la fuerza elástica

Cada cuerpo contiene moléculas y átomos, que están formados por partículas cargadas. Se atraen y repelen con cierta fuerza. Cuál de estas interacciones predominará depende de la distancia entre ellas.

Arroz. 2. Partículas cargadas

Un aumento en la distancia conduce a un aumento en la acción de las fuerzas atractivas, una disminución al predominio de las fuerzas repulsivas. Cuando el cuerpo está en reposo, ambas fuerzas están en equilibrio.

De lo anterior podemos decir claramente por qué y hacia dónde se dirige la fuerza elástica. Su dirección es opuesta al movimiento de los átomos y moléculas del cuerpo, ya que busca restaurar la forma original del cuerpo.

Las interacciones entre partículas cargadas determinan la naturaleza electromagnética de la fuerza elástica.

¿La deformación siempre conduce a la aparición de fuerza elástica?

Recuerde con qué facilidad un resorte recupera su forma, pero la plastilina siempre la conserva. Esto sucede debido a la existencia de dos casos límite de deformación. El ejemplo con un resorte demuestra la manifestación de deformación elástica, y con plastilina, deformación plástica.

Cuando hablamos de fuerza elástica, nos referimos únicamente a deformación elástica. Además, su importancia es pequeña y no dura mucho. La deformación plástica se caracteriza por otras fuerzas. Dependen de la velocidad a la que se producen las deformaciones. No se enseñan en el curso de física de décimo grado.

Relación entre fuerza elástica y deformación.

¿Cuál es la relación entre fuerza elástica y deformación? ¿Cómo encontrarla? Las respuestas a estas preguntas las encontró el inventor y naturalista inglés Robert Hooke. Los resultados de sus experimentos mostraron la naturaleza lineal de la conexión. En forma escrita, la ley que estableció es la siguiente:

Fpr=k|Δl| o Fpr=k|x|,

Dónde k- coeficiente de elasticidad, Δl, o X- alargamiento absoluto.

Δl, o X– la diferencia entre la longitud del cuerpo deformado y la longitud inicial en metros (m).

k-rigidez. Se expresa en newtons por metro (N/m), su valor está determinado por el tamaño del cuerpo y las propiedades del material. Unidad Fupr– newton (norte).

Tenga en cuenta que la ley de Hooke sólo se aplica en el caso de pequeñas deformaciones elásticas.

Tú y yo sabemos que si alguna fuerza actúa sobre un cuerpo, entonces el cuerpo se moverá bajo la influencia de esta fuerza. Por ejemplo, un copo de nieve cae al suelo porque es atraído por la Tierra. Y la gravedad de la Tierra actúa constantemente, pero un copo de nieve, al llegar al techo, no continúa cayendo, sino que se detiene, manteniendo nuestra casa seca.

Desde el punto de vista de la limpieza y el orden en la casa todo es correcto y lógico, pero desde el punto de vista de la física todo debe tener una explicación. Y si un copo de nieve deja de moverse repentinamente, significa que debe haber aparecido una fuerza que contrarresta su movimiento. Esta fuerza actúa en dirección opuesta a la gravedad de la Tierra y es igual a ella en magnitud. En física, esta fuerza que se opone a la gravedad se llama fuerza elástica y se estudia en el curso de séptimo grado. Averigüemos qué es.

¿Qué es la fuerza elástica?

Como ejemplo para explicar qué es la fuerza elástica, recordemos o imaginemos un simple tendedero en el que colgamos la ropa mojada. Cuando colgamos una prenda mojada, la cuerda, previamente estirada en horizontal, se dobla bajo el peso de la ropa y se estira ligeramente. Nuestra cosita, por ejemplo una toalla mojada, primero se mueve hacia el suelo junto con la cuerda y luego se detiene. Y esto sucede a medida que se agrega cada cosa nueva a la cuerda. Es decir, es obvio que a medida que aumenta la fuerza sobre la cuerda, ésta se deforma hasta el momento en que las fuerzas que contrarrestan esta deformación se vuelven iguales al peso de todas las cosas. Y luego el movimiento descendente se detiene. En pocas palabras, la función de la elasticidad es mantener la integridad de los objetos que impactamos con otros objetos. Y si la fuerza elástica falla, el cuerpo se deforma irremediablemente. La cuerda se rompe, el techo se derrumba bajo el peso excesivo de la nieve, etc. ¿Cuándo ocurre la fuerza elástica? En ese momento comienza el impacto en el cuerpo. Cuando colgamos la ropa. Y desaparece cuando nos quitamos la ropa interior. Es decir, cuando cesa el impacto. El punto de aplicación de la fuerza elástica es el punto en el que se produce el impacto. Si intentamos romper un palo con la rodilla, entonces el punto de aplicación de la fuerza elástica será el punto en el que presionamos el palo con la rodilla. Esto es bastante comprensible.

Cómo encontrar la fuerza elástica: ley de Hooke

Para saber encontrar la fuerza elástica debemos familiarizarnos con la ley de Hooke. El físico inglés Robert Hooke fue el primero en establecer la dependencia de la fuerza elástica de la deformación de un cuerpo. Esta dependencia es directamente proporcional. Cuanto mayor sea la deformación, mayor será la fuerza elástica. Eso es La fórmula para la fuerza elástica es la siguiente:

F_control=k*∆l,

donde ∆l es la cantidad de deformación,
y k es el coeficiente de rigidez.

El coeficiente de rigidez, naturalmente, es diferente para diferentes cuerpos y sustancias. Hay mesas especiales para encontrarlo. La fuerza elástica se mide en N/m.(newtons por metro).

La fuerza de la elasticidad en la naturaleza.

La fuerza de la elasticidad en la naturaleza.- Se trata de una bandada de gorriones en la rama de un árbol, racimos de bayas en arbustos o gorros de nieve en patas de abeto. Las ramas que se doblan pero no se rinden heroicamente y con total libertad nos demuestran el poder de la elasticidad.

Cuanta más deformación esté sometida un cuerpo, mayor será la fuerza elástica que se genera en él. Esto significa que la deformación y la fuerza elástica están interrelacionadas y cambiando un valor se puede juzgar el cambio en el otro. Así, conociendo la deformación de un cuerpo, es posible calcular la fuerza elástica que surge en él. O, conociendo la fuerza elástica, determine el grado de deformación del cuerpo.

Si lo cuelgas de un resorte diferentes cantidades pesos de la misma masa, cuanto más estén suspendidos, más se estirará el resorte, es decir, se deformará. Cuanto más se estira un resorte, mayor es la fuerza elástica que se genera en él. Además, la experiencia demuestra que cada peso suspendido posterior aumenta la longitud del resorte en la misma cantidad.

Entonces, por ejemplo, si la longitud original del resorte era de 5 cm, y colgar un peso sobre él lo aumentó en 1 cm (es decir, el resorte pasó a tener 6 cm de largo), entonces colgar dos pesos lo aumentará en 2 cm (el longitud total será de 7 cm ), y tres por 3 cm (la longitud del resorte será de 8 cm).

Incluso antes de realizar experimentos, se sabe que el peso y la fuerza elástica que surge bajo su acción son directamente proporcionales entre sí. Un aumento múltiple de peso aumentará la fuerza elástica en la misma cantidad. La experiencia demuestra que la deformación también depende del peso: un aumento múltiple de peso aumenta los cambios de longitud en la misma cantidad. Esto significa que, eliminando peso, es posible establecer una relación directamente proporcional entre la fuerza elástica y la deformación.

Si denotamos el alargamiento de un resorte como resultado de su estiramiento como x o como ∆l (l 1 – l 0, donde l 0 es la longitud inicial, l 1 es la longitud del resorte estirado), entonces la dependencia de La fuerza elástica al estirarse se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

Control F = kx o Control F = k∆l, (∆l = l 1 – l 0 = x)

La fórmula utiliza el coeficiente k. Muestra exactamente qué relación tienen la fuerza elástica y el alargamiento. Después de todo, el alargamiento por cada centímetro puede aumentar la fuerza elástica de un resorte en 0,5 N, el segundo en 1 N y el tercero en 2 N. Para el primer resorte, la fórmula será F control = 0,5x, para el segundo - control F = x, para el tercero - control F = 2x.

El coeficiente k se llama rigidez muelles. Cuanto más rígido es el resorte, más difícil es estirarlo y mayor es el valor de k. Y cuanto mayor k, mayor será la fuerza elástica (control F) con alargamientos iguales (x) de diferentes resortes.

La rigidez depende del material del que está hecho el resorte, su forma y tamaño.

La unidad de medida de la dureza es N/m (newton por metro). La rigidez muestra cuántos newtons (cuánta fuerza) se deben aplicar al resorte para estirarlo 1 m o cuántos metros se estirará el resorte si se aplica una fuerza de 1 N para estirarlo. Se aplica al resorte y se estira 1 cm (0,01 m). Esto significa que su rigidez es 1 N / 0,01 m = 100 N/m.

Además, si prestas atención a las unidades de medida, quedará claro por qué la rigidez se mide en N/m. La fuerza elástica, como cualquier fuerza, se mide en newtons y la distancia en metros. Para igualar los lados izquierdo y derecho de la ecuación F control = kx en unidades de medida, debes reducir los metros en el lado derecho (es decir, dividir por ellos) y sumar newtons (es decir, multiplicar por ellos).

La relación entre la fuerza elástica y la deformación de un cuerpo elástico, descrita por la fórmula F control = kx, fue descubierta por el científico inglés Robert Hooke en 1660, por lo que esta relación lleva su nombre y se denomina ley de Hooke.

La deformación elástica es aquella en la que, tras el cese de las fuerzas, el cuerpo vuelve a su estado original. Hay cuerpos que son casi imposibles de someter. deformación elástica, mientras que para otros puede ser bastante grande. Por ejemplo, colocar un objeto pesado sobre un trozo de arcilla blanda cambiará su forma y la pieza en sí no volverá a su estado original. Sin embargo, si estiras la banda elástica, volverá a su tamaño original cuando la sueltes. Cabe recordar que la ley de Hooke es aplicable sólo para deformaciones elásticas.

La fórmula F control = kx permite calcular la tercera a partir de dos cantidades conocidas. Entonces, conociendo la fuerza aplicada y el alargamiento, se puede conocer la rigidez del cuerpo. Conociendo la rigidez y el alargamiento, encuentre la fuerza elástica. Y conociendo la fuerza elástica y la rigidez, calcula el cambio de longitud.