ТАЊА_ФИЗИКА: 2016

ЕЛАСТИЧНИ СИЛИ

Размислете и одговорете на следниве прашања:

Што се случува кога ќе седнете на душек и потоа ќе станете?

Што се случува кога растагнувате пружина, и потоа да ја пуштите?

Што се случува со сунѓерот кога ќе го притиснеме? А што кога ќе го пуштиме?

Кои други тела се однесуваат како пружината и сунгерот?

Заклучок:

Често се случува под дејство на надворешна сила телата да ја променат својата форма и волумен. Ако по престанокот на надворешното дејство телото ја добие првобитната форма и волумен, тоа е еластично тело ( пружина, ластик, сунѓер....)

Ако телото не се врати во првобитната форма, по престанокот на надворешното дејство, тоа е пластично ( пластелин, мастика .....)

Промената на формата и волуменот на телото се вика деформација на телото. Во зависност од начинот на делување на надворешната сила се разликуваат неколку видови на деформации:

- Стиснување

- Издолжување

- Усукување (торзија)

- Свиткување

- Смолкнување

Погледнете мали инсерти од цртаните филмови „ Којотот Вили и Брзата птица“

Kоја сила ја применува Којотот?

По престанувањето на надворешното дејство кое предизвикало деформација на еластичното тело, тоа се враќа во првобитната форма и волумен како резултат на внатрешна сила позната како ЕЛАСТИЧНА СИЛА. Еластичната сила се јавува како реакциска сила на надворешната сила која ја предизвикува деформацијата.

За секое тело постои гранична големина на надворешната сила, до која телото може да ја задржи својата еластичност. Ако надворешната сила е поголема од таа гранична вредност телото трајно ќе се деформира

Роберт Хук ( Robert Hooke – 18.07.1635 – 03.03,1703), англиски физичар, прв напавил експерименти за еластичноста на телата и врз основа на тие експерименти во 1660 објавил латински анаграм, чие решение го дал во 1678 како „Ut tensio, sic vis” или во превод „ Колку издолжување, толку сила“ што во денешно време е познато како Хуков закон: Силата која е потребна за издолжување ( стиснување) на една пружина е право пропорционална со издолжувањето (скусувањето)

F = k · Δl

Δl е соодветната деформација

k е коефициент на еластичност карактеристичен за секоја спирала и зависи од градбата на спиралата и претставува сила која треба да дејствува за да ја издолжи спиралата за единица должина. Нејзината мерна единица е

Како што спомнавме погоре, еластичната сила е реакциска сила на надворешната сила која врши деформација

F_el = - F

Според тоа :

F_е_l = - k · Δl

Проверете ја оваа зависност со симулацијата „Еластични сили – Хуков закон“

Уште една анимација за проверка на Хуковиот закон

Хуковиот закон важи и за други еластични тела, а не само за пружина. Често пати еластичната сила добива и други имиња. На пример, еластичната сила која дејствува на тело од страна на подлогата на која е поставено телото се вика реакција на подлогата

Еластичната сила, која дејствува на телото од страна на обесиштето се вика реакција на обесиштето или сила на затегнување на конецот.

Задачи:

Zada~a 1: Ako obesime teg so masa 400 g na elasti~na pru`ina,

~ija dol`ina e 20 cm nejzinata dol`ina se zgolemuva na 35 cm.

Kolkava e konstantata na elasti~nost na pru`inata?

Решение:

Zada~a 2: Teg so masa 100 g obesen e na konec so zanemarliva

masa. Kolkava e silata na zategnuvawe na konecot pri:

a) obesuvawe na teloto, b) obesuvawe na konecot?

Kolkava e silata na zategnuvawe na konecot vo sekoj od ovie

slu~ai ako negovata masa e 10 g?

Решение:

Zada~a 3: Na horizontalna podloga le`i telo so masa 20 kg.

So kolkava sila podlogata dejstvuva na teloto? Dali taa sila

bi bila pogolema ili pomala ako e teloto na navedna ramnina?

Решение:

И на крај, за тие што сакаат уште, еве неколку корисни линкови:

https://phet.colorado.edu/sims/html/hookes-law/latest/hookes-law_en.html

http://www.thephysicsaviary.com/Physics/Programs/Labs/WorkToPEeLab/index.html

http://www.gravitacija.net/fizika8/hookov-zakon-vaja.html

http://www.ck12.org/physical-science/Elastic-Force-in-Physical-Science/lesson/Elastic-Force/

http://physics.info/elasticity/

http://fizis.rs/elasticnost-cvrstih-tela-hukov-zakon/

СИЛИ НА ТРИЕЊЕ

Погледнете мал инсерт од цртаниот филм „ Бамби“

Зошто срнчето Бамби се лизга и не може да оди на мразот?

Ако возач на автомобил , во текот на возењето по хоризонтален пат, го изгаси моторот, брзината на автомобилот ќе почне да се смалува и по некое време, автомобилот ќе застане. Зошто автомобилот се движи забавено?

Ако ја удриме кредата со рака, таа ќе почне да се движи, но по кратко време ќе застане. Кредата побрзо ќе застане ако се движи по површината на дневникот. Зошто е тоа така?

Како ни успева да пишуваме со кредата на таблата или со пенкалата на нашите тетратки?

Во сите случаи одговорот е ист – поради силата на триење која се јавува поради допирање на две површини. Затоа викаме дека силата на триење е сила на директен контакт.

Силатите на триење делуваат на двете тела кои се допираат и секогаш имаат обратна насока од движењето на телото, па поради тоа се спротивставуваат на движењето на телото.

Во најголем број од секојдневните примери, едното тело е неподвижна подлога, поради тоа ја разгледуваме само силата на триење со која подлогата дејствува на подвижното тело.

Зошто се јавуваат силите на триење?

Колку и да се мазни површините на две тела кои се допираат, ако го зголемиме делот на допирните површини, ќе забележиме голем број на испакнатини и вдлабнувања ( нерамнини) т.е. дека секоја површина е помалку или повеќе рапава.

При допирањето на две површини испакнувањата на едното тело навлегуваат во вдлабнатините на другата површина и обратно, што резултира со отпор при движењето на секое тело. Тој отпор се всушност тие сили на триење кои треба да се совладаат при движењето по дадена подлога.

Експериментите покажале дека телото за да почне да се движи, потребна е поголема сила од онаа што е потребна да го одржи во движење. Со други зборови, статичкото триење, кое се нарекува триење при мирување, е поголемо од триењето при движење

Познато е дека две површини од ист материјал покажуваат поголемо триење отколку површини од различни материјали. Ова е една од причините зошто лежиштата на машините често се прават од еден материјал, на пример бронза, додека нивните вртливи делови се направени од друг материјал, на пример челик.

Од што зависи големината на силата на триење?

Покренете ја PhET – анимацијата „ Движење и сили’ на следниов линк (Клкик на сликата).

Одберете го јазичето „Триење“

За да го придвижите сандакот потребно Ви е да ја совладате силата на триење. Дејствувачката сила треба да биде барем еднаква или поголема од силата на триење за да го придвижите сандакот.

- Менувајте една по една од зададените величини ( триење при мирување, триење при лизгање, маса на телото и гравитација) и објаснете кога приложената сила за придвижување на сандакот е поголема! Што заклучивте? Од што зависи големината на силата на триење?

Зависноста на силата на триење е правопропорционална со силата на нормален притисок

која најчесто е тежината на телото

и од рапавоста на допирнита површина искажана преку коефициентот на триење помеѓу 2 допирни површини.

Таа зависност е искажана со формулата:

или

Каде што:

- μ претставува коефициент на триење. Тој е бездимензионална величина со вредности помали од единица.

- F_n е силата на нормален притисок

Од сликата погоре се гледа дека силата на триење не зависи од големината на допирната површина

Сите имаме искуство со туркање на кола.

Искуството ни кажува дека треба да вложиме поголема сила додека ја придвижиме колата, а потоа вложуваме помала сила за да го одржиме нејзиното движење. Тоа значи дека силите на триење при мирување се поголеми од силите на триење при движење

Тоа е искажано преку различни коефициенти на триење ( статички и динамички) за две исти површини.

Во табелата подолу се дадени неколку примери на големината на овие коефициенти за исти допирни површини

За движење на телото при реални услови, кога постои триење, забрзувањето кое го добива телото е резултат на резултантната сила од дејствувачката сила F и силата на триење F tr

Силите на триење играат голема улога во секојдневното живеење. Некогаш тие се корисни, но во некои случаеви тие се штетни. Сите имаме искуство, кога во зима ни студи на рацете, ние ги протриваме и со тоа ги затоплуваме