ELASTIKONG PUWERSA: KUNG ANO ANG BINUBUO NITO, MGA PORMULA AT PAGSASANAY - PISIKAL - 2025

Ang nababanat na puwersa ay ang puwersa na isinasagawa ng isang bagay upang labanan ang isang pagbabago sa hugis nito. Nagpapakita ito ng sarili sa isang bagay na may posibilidad na mabawi ang hugis nito kapag ito ay nasa ilalim ng pagkilos ng isang puwersa ng pagpapapangit.

Ang nababanat na puwersa ay tinawag din na pagpapanumbalik na puwersa dahil tutol ito sa pagpapapangit na ibalik ang mga bagay sa kanilang posisyon ng balanse. Ang paglipat ng nababanat na puwersa ay sa pamamagitan ng mga particle na bumubuo sa mga bagay.

Ang nababanat na puwersa ng isang tagsibol

Halimbawa, kapag ang isang spring spring ay na-compress, isang puwersa ay ipinilit na itinulak ang mga partikulo ng tagsibol, na binabawasan ang paghihiwalay sa pagitan nila, sa parehong oras, ang mga particle ay lumalaban na itinulak sa pamamagitan ng paggawa ng isang puwersa na salungat sa compression.

Kung sa halip na i-compress ang tagsibol ito ay hinila, lumalawak, ang mga particle na bumubuo nito ay higit na pinaghiwalay. Gayundin, ang mga particle ay lumaban sa pagiging nahiwalay sa pamamagitan ng paggawa ng isang puwersa na taliwas sa pag-uunat.

Ang mga bagay na may ari-arian na mabawi ang kanilang orihinal na hugis sa pamamagitan ng pagsalungat ng puwersa ng pagpapapangit ay tinatawag na mga nababanat na bagay. Ang mga Springs, goma band, at bungee cords ay mga halimbawa ng nababanat na mga bagay.

Ano ang nababanat na puwersa?

Ang nababanat na puwersa ( F _k ) ay ang puwersa na isinasagawa ng isang bagay upang mabawi ang estado ng natural na balanse matapos maapektuhan ng isang panlabas na puwersa.

Upang pag-aralan ang nababanat na puwersa, ang mainam na sistema ng mass ng tagsibol ay isasaalang-alang, na binubuo ng isang pahalang na inilagay na tagsibol na nakakabit sa isang dulo sa dingding at sa kabilang dulo sa isang bloke ng napabayaang masa. Ang iba pang mga puwersa na kumikilos sa system, tulad ng puwersa ng alitan o puwersa ng grabidad, ay hindi isasaalang-alang.

Kung ang isang pahalang na puwersa ay isinasagawa sa masa, na nakadirekta patungo sa dingding, inililipat ito patungo sa tagsibol, pinipilit ito. Ang tagsibol ay lumilipat mula sa posisyon ng balanse nito sa isang bagong posisyon. Habang ang bagay ay may posibilidad na manatili sa balanse, ang nababanat na puwersa sa tagsibol na sumasalungat sa inilapat na puwersa ay ipinahayag.

Ang pag-aalis ay nagpapahiwatig kung magkano ang pagbagsak ng tagsibol at ang nababanat na puwersa ay proporsyonal sa pag-aalis na ito. Habang ang tagsibol ay naka-compress, ang pagkakaiba-iba sa posisyon ay nagdaragdag at dahil dito ang pagtaas ng nababanat na puwersa.

Ang mas maraming tagsibol ay naka-compress, ang higit na tumututol na puwersa na inilalabas hanggang sa maabot ang isang punto kung saan ang inilapat na puwersa at ang nababanat na balanse ng puwersa, dahil dito ang sistema ng spring-mass ay huminto sa paglipat. Kapag tumigil ka sa pag-apply ng puwersa, ang tanging puwersa na kumikilos ay ang nababanat na puwersa. Ang lakas na ito ay nagpapabilis sa tagsibol sa kabaligtaran ng direksyon sa pagpapapangit hanggang sa mabawi nito ang balanse.

Ang parehong nangyayari kapag ang pag-abot ng tagsibol, paghila ng masa nang pahalang. Ang tagsibol ay nakaunat at agad na nagsasagawa ng isang lakas na proporsyonal sa pag-aalis na tumututol sa kahabaan.

Mga formula

Ang pormula ng nababanat na puwersa ay ipinahayag ng Batas ni Hooke. Ang Batas na ito ay nagsasaad na ang linear na nababanat na puwersa na ginawa ng isang bagay ay proporsyonal sa pag-aalis.

F _k = -k.Δ s

F _k = Nababanat na puwersa

Batas ni Hooke. Ang nababanat na puwersa proporsyonal upang mabatak.

Ang negatibong pag-sign sa equation ay nagpapahiwatig na ang nababanat na puwersa ng tagsibol ay nasa kabaligtaran ng puwersa na naging sanhi ng pag-aalis. Ang pare-pareho ng proporsyonal na k ay isang palagiang nakasalalay sa uri ng materyal mula sa kung saan ginawa ang tagsibol. Ang yunit ng pare-pareho k ay N / m.

Ang mga nababanat na bagay ay may isang limitasyon ng pagkalastiko na depende sa pare-pareho ng pagpapapangit. Kung ito ay nakaunat sa kabila ng nababanat na limitasyon, ito ay permanenteng mai-deform.

Ang equation y ay nalalapat sa maliit na mga displacement ng tagsibol. Kapag ang mga pag-iwas ay mas malaki, ang mga term na may higit na lakas ng Δ x ay idinagdag .

Kinetic enerhiya at potensyal na enerhiya na tinukoy sa isang nababanat na puwersa

Ang nababanat na puwersa ay gumagana sa tagsibol sa pamamagitan ng paglipat nito patungo sa posisyon ng balanse nito. Sa panahon ng prosesong ito ang potensyal na enerhiya ng sistema ng masa ng tagsibol ay nagdaragdag. Ang potensyal na enerhiya dahil sa gawaing ginawa ng nababanat na puwersa ay ipinahayag sa equation.

Ang potensyal na enerhiya ay ipinahayag sa Joules (J).

Kapag ang puwersa ng pagpapapangit ay hindi inilalapat, ang tagsibol ay nagpapabilis patungo sa posisyon ng balanse, binabawasan ang potensyal na enerhiya at pagtaas ng enerhiya ng kinetic.

Ang kinetic enerhiya ng sistema ng mass spring, kapag naabot nito ang posisyon ng balanse, ay natutukoy ng equation.

Ang pare-pareho ng tagsibol k ay 35N / m.

Ito ay tumatagal ng 1.75 N ng lakas upang i-deform ang tagsibol ng 5cm.

Ano ang patuloy na pagpapalihis ng isang tagsibol na nakaunat ng 20 cm sa pamamagitan ng pagkilos ng isang 60N na puwersa?

Ang pare-pareho ng tagsibol ay 300N / m

Pagkuha ng potensyal na enerhiya

Ano ang potensyal na enerhiya na tinutukoy sa gawaing ginawa ng nababanat na puwersa ng isang tagsibol na naka-compress na 10cm at ang pagpapapangit ng deformation ay 20N / m?

Ang nababanat na puwersa ng tagsibol ay -200N.

Ang puwersa na ito ay gumagana sa tagsibol upang ilipat ito patungo sa posisyon ng balanse nito. Ang paggawa ng gawaing ito ay nagdaragdag ng potensyal na enerhiya ng system.

Ang potensyal na enerhiya ay kinakalkula gamit ang equation

Mga Sanggunian

1. Kittel, C, Knight, WD at Ruderman, M A. Mekanika. US: Mc Graw Hill, 1973, Tomo I.
2. Rama Reddy, K, Badami, SB at Balasubramanian, V. Oscillations at Waves. India: Mga Pamantasan ng Unibersidad, 1994.
3. Murphy, J. Physics: understanging ang mga katangian ng bagay at enerhiya. New York: Britannica Pang-edukasyon sa Edukasyon, 2015.
4. Giordano, N J. College Physics: Nangangatuwiran at Pakikipag-ugnayan. Canada: Brooks / Cole, 2009.
5. Walker, J, Halliday, D at Resnick, R. Mga Batayan ng Pisika. US: Wiley, 2014.