Uma carga suspensa em uma mola faz com que ela se deforme. Se a mola for capaz de restaurar sua forma original, sua deformação é chamada de elástica.

Sob deformações elásticas, a lei de Hooke é cumprida:

onde F controla ¾ da força elástica; k¾ coeficiente de elasticidade (rigidez); D eu- extensão da mola.

Observação: o sinal “-” determina a direção da força elástica.

Se a carga está em equilíbrio, então a força elástica é numericamente igual à força da gravidade: k D eu = m g, então você pode encontrar o coeficiente de elasticidade da mola:

Onde m¾ peso da carga; g¾ aceleração de queda livre.

Figura 1		Arroz. 2

Quando as molas são conectadas em série (veja a Fig. 1), as forças elásticas que surgem nas molas são iguais entre si, e o alongamento total do sistema de molas é a soma dos alongamentos em cada mola.

O coeficiente de rigidez de tal sistema é determinado pela fórmula:

Onde k 1 - rigidez da primeira mola; k 2 - rigidez da segunda mola.

Quando as molas são conectadas em paralelo (veja a Fig. 2), o alongamento das molas é o mesmo, e a força elástica resultante é igual à soma das forças elásticas nas molas individuais.

O coeficiente de rigidez para conexão paralela das molas é encontrado pela fórmula:

k corte = k 1 + k 2 . (3)

Ordem de serviço

1. Prenda a mola ao tripé. Pendurando pesos de cada mola em ordem crescente de sua massa, meça o alongamento da mola D eu.

2. De acordo com a fórmula F = mg calcule a força elástica.

3. Construir gráficos da dependência da força elástica com a magnitude do alongamento da mola. Pelo tipo de gráfico, determine se a lei de Hooke é cumprida.

5. Encontre o erro absoluto de cada medição

D eu = ê eu - k cf.

6. Encontre a média aritmética do erro absoluto D k cf.

7. Registre os resultados das medições e cálculos na tabela.

1. Faça as medições (conforme descrito na tarefa 1) e calcule os coeficientes de elasticidade das molas conectadas em série e em paralelo.

2. Encontre o valor médio dos coeficientes e os erros de suas medidas. Registre os resultados das medições e cálculos em uma tabela.

4. Encontre o erro experimental comparando os valores teóricos do coeficiente de elasticidade com os experimentais usando a fórmula:

.

m, kg
F, N
Primeira primavera
D eu 1m
k 1, N/m							k cf =
D k 1, N/m							D k cf =
Segunda primavera
D eu 2, m
k 2, N/m							k cf =
D k 2, N/m							D k cf =
Conexão serial de molas
D eu, m
k, N/m							k cf =
D k, N/m							D k cf =
Conexão paralela de molas
D eu, m
k, N/m							k cf =
D k, N/m							D k cf =

perguntas do teste

Formule a lei de Hooke.

Dê a definição de deformação, coeficiente de elasticidade. Quais são as unidades de medida dessas grandezas no SI.

Como é o coeficiente de elasticidade para conexão paralela e em série de molas?

Laboratório #1-5

Estudando as leis da dinâmica

Movimento para a frente

Informações teóricas

Dinâmica estuda as causas que causam o movimento mecânico.

Inércia- a capacidade de um corpo de manter um estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme se nenhum outro corpo atuar sobre esse corpo.

Massa m (kg)- uma medida quantitativa da inércia do corpo.

A primeira lei de Newton:

Existem tais referenciais nos quais o corpo está em repouso ou em movimento retilíneo uniforme, se nenhum outro corpo atuar sobre ele.

Os quadros de referência nos quais a primeira lei de Newton vale são chamados inercial.

Força (H) é uma grandeza vetorial que caracteriza a interação entre corpos ou partes do corpo.

O princípio da superposição de forças:

Se as forças e atuam simultaneamente em um ponto material, elas podem ser substituídas por uma força resultante.

AJUDE-ME, POR FAVOR. ___ 1. Uma mola não deformada, cujo coeficiente de rigidez é de 40 N / m, foi comprimida em 5 cm. Qual era o potencial

qual é a energia da mola?

___

AJUDE-ME, POR FAVOR. ___ 1. Uma mola não deformada, cujo coeficiente de rigidez é de 40 N / m, foi comprimida em 5 cm.

energia potencial da mola?

2. Um corpo com massa de 5 kg está localizado a uma altura de 12 m acima do solo. Calcule sua energia potencial:

a) em relação à superfície da terra;

b) em relação ao telhado do edifício, cuja altura é de 4 m.

___
3. Uma mola de dinamômetro não deformada foi esticada em 10 cm e sua energia potencial tornou-se 0,4 J. Qual é o coeficiente de rigidez da mola?

Duas molas elásticas, sob a ação de forças aplicadas a elas, alongaram-se na mesma proporção. Foi aplicada uma força à primeira mola, com rigidez k1

100 N, e ao segundo, com rigidez k2, - 50 N. Como se comparam as rigidezes das molas?

1) converter para si 2,5 t 350mg 10,5g 0,25t 2) é necessário determinar a rigidez da mola do dinamômetro se a distância entre

divisões 0 e 1 de sua escala é de 2 cm.

k=......................

qual é o valor da força da gravidade agindo sobre a carga

G=.........................

3) para esta tarefa, você precisa de uma solução completa para determinar o peso de um astronauta com massa de 100 kg, primeiro na lua e depois em Marte

4) é necessário determinar o alongamento absoluto da mola com rigidez de 50 N/m se

é acionado com uma força de 1 n e b) um corpo de massa 20 g é suspenso dele

5) um astronauta, estando na lua, pendurou uma barra de madeira com massa de 1 kg em uma mola. a mola se alongou em dois cm, então o astronauta, usando a mesma mola, puxou uniformemente a barra ao longo da superfície horizontal. neste caso, a mola foi alongada em 1 cm

estar determinado

rigidez da mola ........................

a magnitude da força de atrito ..........

quantas vezes a força de atrito poderia ser maior se o experimento fosse realizado em Marte

por favor preciso em 4 horas eu imploro

6. Qual é a rigidez da mola se uma força de 2 N a esticou em 4 cm?

7. Se o comprimento da mola espiral for reduzido em 3,5 cm, ocorre uma força elástica igual a 1,4 kN. Qual será a força elástica da mola se seu comprimento for reduzido em 2,1 cm?
8. Ao abrir a porta, o comprimento da mola da porta aumentou 0,12m; a força elástica da mola é ao mesmo tempo 4 N. Para qual alongamento da mola a força elástica é igual a 10 N?
9. Uma força de 30 N estica a mola em 5 cm. Que força alongará a mola em 8 cm?
10. Como resultado do alongamento de uma mola não deformada de 88 mm de comprimento, até 120 mm, surgiu uma força elástica igual a 120 N. Determine o comprimento dessa mola quando a força que atua sobre ela é de 90 N.
ele está em equilíbrio.

Temos usado repetidamente um dinamômetro - um dispositivo para medir forças. Agora vamos nos familiarizar com a lei que permite medir forças com um dinamômetro e determina a uniformidade de sua escala.

Sabe-se que sob a ação de forças surge deformação do corpo– alterando sua forma e/ou tamanho. Por exemplo, um objeto pode ser moldado de plasticina ou argila, cuja forma e dimensões serão preservadas mesmo depois de removermos as mãos. Tal deformação é chamada de plástica. No entanto, se nossas mãos deformarem a mola, ao removê-las, duas opções são possíveis: a mola restaurará completamente sua forma e dimensões ou a mola reterá a deformação residual.

Se o corpo restaurar a forma e/ou dimensões que tinha antes da deformação, então deformação elástica. A força resultante no corpo é força elástica sujeita a lei de Hooke:

Como o alongamento de um corpo está incluído no módulo da lei de Hooke, esta lei será válida não apenas para tração, mas também para compressão de corpos.

As experiências mostram: se o alongamento do corpo for pequeno em relação ao seu comprimento, a deformação será sempre elástica; se o alongamento do corpo for grande comparado ao seu comprimento, então a deformação será, via de regra, plástico ou mesmo destrutivo. No entanto, alguns corpos, como elásticos e molas, deformam-se elasticamente mesmo com mudanças significativas em seu comprimento. A figura mostra mais de duas vezes a extensão da mola do dinamômetro.

Para esclarecer o significado físico do coeficiente de rigidez, nós o expressamos a partir da fórmula da lei. Obtemos a razão entre o módulo de elasticidade e o módulo de alongamento do corpo. Lembre-se de que qualquer razão mostra quantas unidades do numerador são por unidade do denominador. É por isso o coeficiente de rigidez mostra a força que surge em um corpo elasticamente deformado quando seu comprimento muda de 1 m.

1. O dinamômetro é...
2. Pela lei de Hooke, o dinamômetro observa...
3. O fenômeno da deformação dos corpos é chamado ...
4. Chamamos um corpo plasticamente deformado, ...
5. Dependendo do módulo e/ou direção da força aplicada à mola, ...
6. A deformação é chamada de elástica e é considerada sujeita à lei de Hooke, ...
7. A lei de Hooke é escalar por natureza, pois só pode ser usada para determinar ...
8. A lei de Hooke é válida não apenas para tração, mas também para compressão de corpos, ...
9. Observações e experimentos sobre a deformação de vários corpos mostram que ...
10. Desde os jogos infantis, sabemos bem que...
11. Comparado com o curso zero da escala, ou seja, o estado inicial não deformado, à direita...
12. Para entender o significado físico do coeficiente de rigidez, ...
13. Como resultado de expressar o valor "k" nós...
14. Sabemos da matemática do ensino fundamental que...
15. O significado físico do coeficiente de rigidez é que ele ...

Em física para o 9º ano (I.K. Kikoin, A.K. Kikoin, 1999),
uma tarefa №2
para o capítulo " TRABALHOS DE LABORATÓRIO».

O objetivo do trabalho: encontrar a rigidez da mola a partir de medições do alongamento da mola em diferentes valores de gravidade

força de equilíbrio da elasticidade com base na lei de Hooke:

Em cada um dos experimentos, a rigidez é determinada em diferentes valores da força elástica e alongamento, ou seja, as condições do experimento mudam. Portanto, para encontrar o valor médio da rigidez, não é possível calcular a média aritmética dos resultados da medição. Usaremos um método gráfico para encontrar o valor médio, que pode ser aplicado nesses casos. Com base nos resultados de vários experimentos, traçamos a dependência do controle do módulo de elasticidade F no módulo de alongamento |x|. Ao construir um gráfico com base nos resultados do experimento, os pontos experimentais podem não estar em uma linha reta que corresponda à fórmula

Isso ocorre devido a erros de medição. Nesse caso, o gráfico deve ser desenhado de modo que aproximadamente o mesmo número de pontos esteja em lados opostos da linha reta. Depois de construir o gráfico, pegue um ponto na linha reta (na parte central do gráfico), determine a partir dele os valores da força elástica e do alongamento correspondentes a esse ponto e calcule a rigidez k. Será o valor médio desejado da rigidez da mola k cf.

O resultado da medição geralmente é escrito como a expressão k = = k cp ±Δk, onde Δk é o maior erro absoluto de medição. Do curso de álgebra (aula VII) sabe-se que o erro relativo (ε k) é igual à razão entre o erro absoluto Δk e o valor de k:

de onde Δk - ε k k. Existe uma regra para calcular o erro relativo: se o valor determinado no experimento for o resultado da multiplicação e divisão dos valores aproximados incluídos na fórmula de cálculo, os erros relativos se somam. Nesse trabalho

Meios de medição: 1) um conjunto de pesos, a massa de cada um é igual a m 0 = 0,100 kg, e o erro Δm 0 = 0,002 kg; 2) uma régua com divisões milimétricas.

Materiais: 1) tripé com garras e pé; 2) mola helicoidal.

Ordem de serviço

1. Fixe a extremidade da mola helicoidal ao tripé (a outra extremidade da mola está equipada com uma seta e um gancho - fig. 176).

2. Ao lado ou atrás da mola, instale e prenda uma régua com divisões milimétricas.

3. Marque e anote a divisão da régua contra a qual o ponteiro da mola cai.

4. Pendure um peso de massa conhecida na mola e meça a extensão da mola causada por ele.

5. Para a primeira carga, adicione o segundo, terceiro, etc. pesos, cada vez registrando o alongamento |x| nascentes. De acordo com os resultados da medição, preencha a tabela:

6. Com base nos resultados da medição, construa um gráfico da dependência da força elástica no alongamento e, usando-o, determine o valor médio da constante elástica k cp.

7. Calcule o maior erro relativo com o qual o valor de kav foi encontrado (do experimento com uma carga). Na fórmula (1)

uma vez que o erro na medição do alongamento Δx = 1 mm, então

8. Encontre

e escreva sua resposta como:

1 Tome g≈10 m/s 2 .

Lei de Hooke: "A força elástica que ocorre quando um corpo é deformado é proporcional ao seu alongamento e é direcionada oposta à direção do movimento das partículas do corpo durante a deformação".

lei de Hooke

A rigidez é o coeficiente de proporcionalidade entre a força elástica e a mudança no comprimento da mola sob a ação da força aplicada a ela. De acordo com a terceira lei de Newton, o módulo da força aplicada à mola é igual à força elástica que surgiu nela. Assim, a rigidez da mola pode ser expressa como:

onde F é a força aplicada à mola e x é a mudança no comprimento da mola sob sua ação. Instrumentos de medição: um conjunto de pesos, a massa de cada um é igual a m 0 = (0,1 ± 0,002) kg.

Régua com divisões milimétricas (Δх = ±0,5 mm). O procedimento para realização do trabalho está descrito no livro didático e dispensa comentários.

	peso, kg		alongamento |x|,

Se, sob a influência de forças externas em um corpo sólido, ele for deformado, as partículas dos nós da rede cristalina serão deslocadas nele. Essa mudança é resistida pelas forças de interação das partículas. É assim que surgem as forças elásticas, que são aplicadas a um corpo que sofreu deformação. O módulo da força elástica é proporcional à deformação:

onde é a tensão na deformação elástica, K é o módulo de elasticidade, que é igual à tensão na deformação relativa igual à unidade. onde - deformação relativa, - deformação absoluta, - o valor inicial da quantidade que caracterizou a forma ou tamanho do corpo.

DEFINIÇÃO

coeficiente de elasticidade chamou a quantidade física que conecta na lei de Hooke o alongamento que ocorre quando um corpo elástico é deformado e a força elástica. O valor igual é chamado de coeficiente de elasticidade. Mostra a mudança no tamanho de um corpo sob a influência de uma carga durante a deformação elástica.

O coeficiente de elasticidade depende do material do corpo, suas dimensões. Assim, com um aumento no comprimento da mola e uma diminuição em sua espessura, o coeficiente de elasticidade diminui.

Módulo de Young e coeficiente de elasticidade

Com deformação longitudinal, em tensão unilateral (compressão), o alongamento relativo, que é denotado por ou , serve como medida de deformação. Neste caso, o módulo de elasticidade é determinado como:

onde é o módulo de Young, que no caso considerado é igual ao módulo de elasticidade () e caracteriza as propriedades elásticas do corpo; - comprimento inicial do corpo; - mudança de comprimento sob carga. Quando S é a área da seção transversal da amostra.

Coeficiente de elasticidade de uma mola esticada (comprimida)

Quando uma mola é esticada (comprimida) ao longo do eixo X, a lei de Hooke é escrita como:

onde é o módulo de projeção da força elástica; - coeficiente de elasticidade da mola, - alongamento da mola. Então o coeficiente de elasticidade é a força que deve ser aplicada à mola para alterar seu comprimento em um.

Unidades

A unidade básica de medida para o coeficiente de elasticidade no sistema SI é:

Exemplos de resolução de problemas

EXEMPLO 1

Exercício	Qual é o trabalho realizado quando a mola é comprimida por ? Suponha que a força elástica seja proporcional à compressão, o coeficiente de elasticidade da mola é igual a k.
Solução	Como fórmula principal, usamos a definição do trabalho da forma: A força é proporcional à quantidade de compressão, que pode ser representada matematicamente como: Vamos substituir expressões para força (1.2) na fórmula (1.1):
Responda

EXEMPLO 2

Exercício	O carro estava se movendo a uma velocidade de . Ele bateu na parede. Com o impacto, cada amortecedor do carro encolheu em 1 m. Existem dois amortecedores. Quais são os coeficientes elásticos das molas, se assumirmos que são iguais?
Solução	Vamos fazer um desenho.