Ju dhe unë e dimë se nëse një forcë vepron mbi një trup, atëherë trupi do të lëvizë nën ndikimin e kësaj force. Për shembull, një gjethe bie në tokë sepse tërhiqet nga Toka. Por nëse një gjethe bie në një stol, ajo nuk vazhdon të bjerë dhe nuk bie nëpër stol, por është në pushim.

Dhe nëse gjethja papritmas ndalon së lëvizuri, do të thotë se duhet të jetë shfaqur një forcë që kundërshton lëvizjen e saj. Kjo forcë vepron në drejtim të kundërt me gravitetin e Tokës dhe është e barabartë me të në madhësi. Në fizikë, kjo forcë që kundërshton forcën e gravitetit quhet forcë elastike.

Çfarë është forca elastike?

Puppy Antoshka pëlqen të shikojë zogjtë.

Për një shembull që shpjegon se çfarë është forca elastike, le të kujtojmë zogjtë dhe litarin. Kur zogu ulet në litar, mbështetja, e shtrirë më parë horizontalisht, përkulet nën peshën e zogut dhe shtrihet pak. Zogu fillimisht lëviz drejt tokës së bashku me litarin, pastaj ndalon. Dhe kjo ndodh kur shtoni një zog tjetër në litar. Dhe pastaj një tjetër. Kjo do të thotë, është e qartë se ndërsa forca në litar rritet, ai deformohet deri në momentin kur forcat që kundërshtojnë këtë deformim bëhen të barabarta me peshën e të gjithë zogjve. Dhe pastaj lëvizja në rënie ndalon.

Kur pezullimi shtrihet, forca elastike është e barabartë me forcën e gravitetit, atëherë shtrirja ndalon.

E thënë thjesht, puna e forcës elastike është të ruajë integritetin e objekteve që ne i prekim me objekte të tjera. Dhe nëse forca elastike dështon, atëherë trupi deformohet në mënyrë të pakthyeshme. Litari çahet nën borën e bollshme, dorezat e qeses thyhen nëse mbingarkohet me ushqim, gjatë korrjeve të mëdha thyhen degët e pemës së mollës etj.

Kur shfaqet forca elastike? Në momentin që fillon ndikimi në trup. Kur zogu u ul në litar. Dhe zhduket kur zogu ngrihet. Kjo është, kur ndikimi ndalet. Pika e aplikimit të forcës elastike është pika në të cilën ndodh goditja.

Deformim

Forca elastike ndodh vetëm kur trupat deformohen. Nëse deformimi i trupit zhduket, atëherë zhduket edhe forca elastike.

Ka deformime tipe te ndryshme: shtrirje, ngjeshje, prerje, përkulje dhe përdredhje.

Shtrirja - peshojmë trupin në një peshore pranverore, ose një brez elastik të zakonshëm që shtrihet nën peshën e trupit

Kompresim - vendosim një objekt të rëndë në sustë

Qethje - puna e gërshërëve ose e sharrës, një karrige e shkretë, ku dyshemeja mund të merret si bazë, dhe ulësja si rrafsh i aplikimit të ngarkesës.

Bend - zogjtë tanë u ulën në një degë, një shirit horizontal me studentët në një mësim të edukimit fizik

Forca e elasticitetit është një nga forcat e bashkëveprimit midis trupave dhe mekanika e studion atë. Si lind, nga çfarë varet, ku drejtohet? Pas leximit të artikullit, do të gjeni përgjigjet e këtyre pyetjeve.

Si dhe kur lind forca elastike?

Le të bëjmë një eksperiment:

• forconi pranverën me plastelinë në pjesën e poshtme të një sipërfaqeje horizontale, për shembull, një tavolinë;
• varni një peshë të vogël nga fundi i lirë i pranverës.

Oriz. 1. Forca elastike

Për shkak të forcës së gravitetit, ngarkesa duhej të binte. Pse nuk ndodhi kjo? Arsyeja është forca elastike që ka vepruar në ngarkesën nga susta. Në përgjithësi, shfaqja e tij shkaktohet nga deformimi: shtrirje, shtypje, prerje, përdredhje ose përkulje. Në eksperimentin tonë, ajo u ngrit për shkak të shtrirjes së pranverës.

Drejtimi i forcës elastike

Çdo trup përmban molekula dhe atome, të cilat përbëhen nga grimca të ngarkuara. Ata tërheqin dhe zmbrapsin njëri-tjetrin me një forcë të caktuar. Cili nga këto ndërveprime do të mbizotërojë varet nga distanca ndërmjet tyre.

Oriz. 2. Grimcat e ngarkuara

Një rritje e distancës çon në një rritje të veprimit të forcave tërheqëse, një rënie - në mbizotërimin e forcave refuzuese. Kur trupi është në qetësi, të dyja forcat janë në ekuilibër.

Nga sa më sipër, mund të themi qartë pse dhe ku drejtohet forca elastike. Drejtimi i tij është i kundërt me lëvizjen e atomeve dhe molekulave të trupit, pasi ai përpiqet të rivendosë formën origjinale të trupit.

Ndërveprimet ndërmjet grimcave të ngarkuara përcaktojnë natyrën elektromagnetike të forcës elastike.

A çon gjithmonë deformimi në shfaqjen e forcës elastike?

Mos harroni se sa lehtë një pranverë rikthen formën e saj, por plastelina e ruan atë gjithmonë. Kjo ndodh për shkak të ekzistencës së dy rasteve kufizuese të deformimit. Shembulli me një pranverë tregon shfaqjen e deformimit elastik, dhe me plastelinë - deformimin plastik.

Kur flasim për forcën elastike, nënkuptojmë vetëm deformim elastik. Për më tepër, rëndësia e saj është e vogël dhe nuk zgjat shumë. Deformimi plastik karakterizohet nga forca të tjera. Ato varen nga shpejtësia me të cilën ndodhin deformimet. Nuk mësohen në lëndën e fizikës së klasës së 10-të.

Marrëdhënia midis forcës elastike dhe deformimit

Cila është marrëdhënia midis forcës elastike dhe deformimit? Si ta gjeni atë? Përgjigjet e këtyre pyetjeve u gjetën nga shpikësi dhe natyralisti anglez Robert Hooke. Rezultatet e eksperimenteve të tij treguan natyrën lineare të lidhjes. Në formë të shkruar, ligji që ai vendosi është si më poshtë:

Fpr=k|Δl| ose Fpr=k|x|,

Ku k- koeficienti i elasticitetit, Δl, ose x- zgjatje absolute.

Δl, ose x– diferenca ndërmjet gjatësisë së trupit të deformuar dhe gjatësisë fillestare në metra (m).

k-ngurtësi. Shprehet në njuton për metër (N/m), vlera e tij përcaktohet nga madhësia e trupit dhe vetitë e materialit. Njësia Fupr– Njuton (N).

Vini re se ligji i Hukut zbatohet vetëm në rastin e deformimeve të vogla elastike.

Ju dhe unë e dimë se nëse një forcë vepron mbi një trup, atëherë trupi do të lëvizë nën ndikimin e kësaj force. Për shembull, një flok dëbore bie në tokë sepse tërhiqet nga Toka. Dhe graviteti i Tokës vepron vazhdimisht, por një flok dëbore, pasi ka arritur në çati, nuk vazhdon të bjerë, por ndalon, duke e mbajtur shtëpinë tonë të thatë.

Nga pikëpamja e pastërtisë dhe rregullit në shtëpi, gjithçka është e saktë dhe e logjikshme, por nga pikëpamja e fizikës, gjithçka duhet të ketë një shpjegim. Dhe nëse një flok dëbore papritmas ndalon së lëvizuri, do të thotë se duhet të jetë shfaqur një forcë që kundërshton lëvizjen e saj. Kjo forcë vepron në drejtim të kundërt me gravitetin e Tokës dhe është e barabartë me të në madhësi. Në fizikë, kjo forcë që i kundërvihet gravitetit quhet forcë elastike dhe studiohet në klasën e shtatë. Le të kuptojmë se çfarë është.

Çfarë është forca elastike?

Për një shembull për të shpjeguar se çfarë është forca elastike, le të kujtojmë ose imagjinojmë një litar të thjeshtë rrobash në të cilin varim rrobat e lagura. Kur varim një send të lagur, litari, i shtrirë më parë horizontalisht, përkulet nën peshën e rrobave dhe shtrihet pak. Gjëja jonë e vogël, për shembull, një peshqir i lagur, së pari lëviz drejt tokës së bashku me litarin, pastaj ndalon. Dhe kjo ndodh kur çdo gjë e re i shtohet litarit. Kjo do të thotë, është e qartë se ndërsa forca në litar rritet, ai deformohet deri në momentin kur forcat që kundërshtojnë këtë deformim bëhen të barabarta me peshën e të gjitha gjërave. Dhe pastaj lëvizja në rënie ndalon. E thënë thjesht, puna e forcës elastike është të ruajë integritetin e objekteve që ne i prekim me objekte të tjera. Dhe nëse forca elastike dështon, atëherë trupi deformohet në mënyrë të pakthyeshme. Litari prishet, çatia shembet nën peshën e madhe të borës, e kështu me radhë. Kur shfaqet forca elastike? Në momentin që fillon ndikimi në trup. Kur mbyllim rrobat. Dhe ajo zhduket kur heqim të brendshmet. Kjo është, kur ndikimi ndalet. Pika e aplikimit të forcës elastike është pika në të cilën ndodh goditja. Nëse përpiqemi të thyejmë një shkop në gju, atëherë pika e aplikimit të forcës elastike do të jetë pika në të cilën shtypim shkopin me gju. Kjo është mjaft e kuptueshme.

Si të gjeni forcën elastike: Ligji i Hukut

Për të ditur se si të gjejmë forcën elastike, duhet të njihemi me ligjin e Hukut. Fizikani anglez Robert Hooke ishte i pari që vendosi varësinë e forcës elastike nga deformimi i një trupi. Kjo varësi është drejtpërdrejt proporcionale. Sa më i madh të ndodhë deformimi, aq më e madhe është forca elastike. Kjo eshte Formula për forcën elastike është si më poshtë:

F_control=k*∆l,

ku Δl është sasia e deformimit,
dhe k është koeficienti i ngurtësisë.

Koeficienti i ngurtësisë, natyrisht, është i ndryshëm për trupa dhe substanca të ndryshme. Ka tabela të veçanta për ta gjetur atë. Forca elastike matet në N/m(njuton për metër).

Forca e elasticitetit në natyrë

Forca e elasticitetit në natyrë- kjo është një tufë harabelash në një degë peme, tufa manaferash në shkurre ose kapele dëbore në putrat e bredhit. Degët që përkulen, por nuk dorëzohen heroikisht dhe plotësisht lirisht, na demonstrojnë fuqinë e elasticitetit.

Sa më shumë deformim i nënshtrohet një trupi, aq më e madhe është forca elastike e krijuar në të. Kjo do të thotë se deformimi dhe forca elastike janë të ndërlidhura, dhe duke ndryshuar njërën vlerë mund të gjykohet ndryshimi në tjetrin. Kështu, duke ditur deformimin e një trupi, është e mundur të llogaritet forca elastike që lind në të. Ose, duke ditur forcën elastike, përcaktoni shkallën e deformimit të trupit.

Nëse e varni nga një sustë sasi të ndryshme pesha të së njëjtës masë, atëherë sa më shumë prej tyre të pezullohen, aq më shumë susta do të shtrihet, domethënë do të deformohet. Sa më shumë të shtrihet një susta, aq më e madhe është forca elastike e krijuar në të. Për më tepër, përvoja tregon se çdo peshë pasuese e pezulluar rrit gjatësinë e sustës me të njëjtën sasi.

Kështu, për shembull, nëse gjatësia fillestare e sustës ishte 5 cm, dhe varja e një peshe në të e rriti atë me 1 cm (d.m.th., susta u bë e gjatë 6 cm), atëherë varja e dy peshave do ta rrisë atë me 2 cm ( gjatësia totale do të jetë 7 cm ), dhe tre - me 3 cm (gjatësia e pranverës do të jetë 8 cm).

Edhe para eksperimentit, dihet se pesha dhe forca elastike që lind nga veprimi i tij janë drejtpërdrejt proporcionale me njëra-tjetrën. Një rritje e shumëfishtë në peshë do të rrisë forcën e elasticitetit me të njëjtën sasi. Përvoja tregon se deformimi varet edhe nga pesha: një rritje e shumëfishtë e peshës rrit ndryshimet në gjatësi me të njëjtën sasi. Kjo do të thotë se, duke eliminuar peshën, është e mundur të vendoset një marrëdhënie proporcionale në mes të forcës elastike dhe deformimit.

Nëse zgjatjen e një suste si rezultat i shtrirjes së saj e shënojmë si x ose si ∆l (l 1 – l 0, ku l 0 është gjatësia fillestare, l 1 është gjatësia e sustës së shtrirë), atëherë varësia e forca elastike në shtrirje mund të shprehet me formulën e mëposhtme:

F kontroll = kx ose F kontroll = k∆l, (∆l = l 1 – l 0 = x)

Formula përdor koeficientin k. Ajo tregon saktësisht se çfarë lidhje kanë forca elastike dhe zgjatja. Në fund të fundit, zgjatja me çdo centimetër mund të rrisë forcën elastike të një burimi me 0,5 N, të dytës me 1 N dhe të tretës me 2 N. Për pranverën e parë, formula do të duket si kontrolli F = 0,5x, për e dyta - kontrolli F = x, për të tretën - kontrolli F = 2x.

Koeficienti k quhet ngurtësi burimet. Sa më e fortë të jetë susta, aq më e vështirë është shtrirja e saj dhe aq më e madhe është vlera e k. Dhe sa më i madh k, aq më e madhe do të jetë forca elastike (kontrolli F) me zgjatime të barabarta (x) të sustave të ndryshme.

Ngurtësia varet nga materiali nga i cili është bërë susta, forma dhe madhësia e tij.

Njësia matëse e fortësisë është N/m (njuton për metër). Ngurtësia tregon sa njuton (sa forcë) duhet t'i jepet sustës për ta shtrirë atë 1 m ose sa metra do të shtrihet susta nëse zbatohet një forcë prej 1 N për ta shtrirë atë aplikohet në burim, dhe shtrihet me 1 cm (0,01 m). Kjo do të thotë që ngurtësia e tij është 1 N / 0,01 m = 100 N / m.

Gjithashtu, nëse i kushtoni vëmendje njësive matëse, do të bëhet e qartë pse ngurtësia matet në N/m. Forca elastike, si çdo forcë, matet në njuton, dhe distanca matet në metra. Për të barazuar anët e majta dhe të djathta të ekuacionit F kontroll = kx në njësi matëse, duhet të zvogëloni njehsorët në anën e djathtë (d.m.th., të ndani me ta) dhe të shtoni njuton (d.m.th., të shumëzoni me to).

Marrëdhënia midis forcës elastike dhe deformimit të një trupi elastik, e përshkruar me formulën F control = kx, u zbulua nga shkencëtari anglez Robert Hooke në vitin 1660, kështu që kjo marrëdhënie mban emrin e tij dhe quhet Ligji i Hukut.

Deformimi elastik është ai kur, pas ndërprerjes së forcave, trupi kthehet në gjendjen e tij origjinale. Ka trupa që janë pothuajse të pamundur t'i nënshtrohen deformim elastik, ndërsa për të tjerët mund të jetë mjaft i madh. Për shembull, vendosja e një objekti të rëndë në një copë balte të butë do të ndryshojë formën e saj dhe vetë pjesa nuk do të kthehet në gjendjen e saj origjinale. Megjithatë, nëse e shtrini brezin e gomës, ai do të kthehet në madhësinë e tij origjinale kur ta lëshoni. Duhet mbajtur mend se ligji i Hooke është i zbatueshëm vetëm për deformimet elastike.

Formula F kontroll = kx bën të mundur llogaritjen e të tretës nga dy sasi të njohura. Pra, duke ditur forcën e aplikuar dhe zgjatjen, mund të zbuloni ngurtësinë e trupit. Duke ditur ngurtësinë dhe zgjatjen, gjeni forcën elastike. Dhe duke ditur forcën elastike dhe ngurtësinë, llogarisni ndryshimin në gjatësi.