Сила упругости в игрушках
Обновлено: 04.05.2024
ПРЫГАЮЩИЙ КУЗНЕЧИК
В магазинах иногда продается забавная игрушка — прыгающий кузнечик. Тельце маленького прыгуна сделано из зеленой пластмассы, на брюшке — круглая резиновая присоска. А длинные ножки согнуты из упругой стальной проволоки.
Игрушечного кузнечика ставят на дно тарелки и надавливают на него сверху. Стальные ножки гнутся, разъезжаются по тарелке, и кузнечик прижимается брюшком к гладкой поверхности. При этом присоска присасывается.
Теперь можно кузнечика отпустить. Он остается в том же положении иногда несколько минут. Но постепенно под присоску проникает воздух, она держит все слабее…
С громким щелканьем кузнечик отрывается от тарелки и подпрыгивает на добрый метр, а то и выше! Нервный человек порядком вздрогнет, особенно если он уже успел забыть про кузнечика и чем-то отвлекся.
Почему же все-таки прыгает игрушечный кузнечик?
ПРЫГАЮЩЕЕ КОЛЬЦО
Похожий опыт можно сделать и с резиновым кольцом, вырезанным из велосипедной или автомобильной камеры.
Иногда такие кольца можно найти готовыми: они надеваются на особые «застегивающиеся» пробки бутылок. Наружный диаметр кольца 20 мм, диаметр отверстия 8 мм.
Скрути кольцо, просунув часть его окружности сквозь отверстие в середине, и положи на стол. Через несколько секунд кольцо распрямится, да так резко, что подскочит на 20—30 см вверх.
Причина здесь та же, что и в опыте с игрушечным кузнечиком.
Резина —сжатая, изогнутая, перекрученная — стремится восстановить свою форму. Она постепенно «выпутывается» из середины кольца и наконец распрямляется. Резина, как и сталь, обладает свойством восстанавливать свою форму. Это свойство называют упругостью.
УПРУГИЕ МОНЕТЫ
Для этого опыта подбери несколько одинаковых монет, например пятаков.
Они должны быть ровными, непогнутыми. Положи два из них на стол на некотором расстоянии один от другого.
Теперь резко щелкни по одному пятаку так, чтобы он скользнул по столу и ударил по другому. Если попадешь точно, «лоб в лоб», то первый пятак почти сразу же остановится, а второй отскочит и как бы продолжит движение первого.
Почему так получилось?
Опять-таки из-за упругости. Ударившись одна о другую, обе монеты в первый момент сжимаются. Но упругость стремится восстановить их первоначальную форму. Сила упругости «расталкивает» столкнувшиеся монеты в противоположные стороны. Поэтому первая ударившая монета получает свой удар обратно и останавливается. А вторая монета отскакивает и продолжает движение первой.
Опыт можно усложнить, разложив на столе несколько монет рядком на одной линии так, чтобы они касались одна другой.
Что получится, если ударить еще одной монетой в крайнюю монету ряда?
Ударившая монета остановится как вкопанная. Ее толчок передастся по всему ряду. Одна за другой монеты будут сжиматься и затем снова разжиматься. При этом каждая ударившая монета будет получать свой толчок обратно, а каждая ударенная передавать его дальше. И только самой последней в ряду монете нечему будет передать толчок и не от чего получить его обратно. Поэтому она, разжимаясь, оттолкнется от предпоследней монеты и отскочит!
Этот опыт можно проделать и с шашками.
Крайнюю в ряду шашку придержи сверху пальцем и ударь деревянной линейкой по ребру. С другого конца отскочит шашка, и всегда только одна.
Такие же опыты можно проделать с бильярдными или крокетными шарами.
Только во всех случаях нужно попадать точно, «лоб в лоб». При косом ударе ударившая монета или шар не останавливаются, а только отклоняются в сторону и замедляют свое движение. А ударенное тело отскакивает под углом в сторону.
В статье автор опытным путем пытается выяснить, что резинка, которая используется в двигателях моделей, может приводить их в движение, приводит инструкцию по конструированию двух самодельных игрушек.
Ключевые слова: сила упругости, резинка, тело, первоначальная форма, энергия упругости, энергия движения, игрушка, пластиковая бутылка.
С моим дедушкой мне никогда не бывает скучно. Он отвечает на все мои «зачем и почему», рассказывает доступно и интересно обо всём на свете. А ещё мы мастерим с ним разные механизмы, игрушки, поделки. Однажды он рассказал мне о том, что даже обычная резинка, может стать «двигателем». Я очень удивился, что такое может быть. Мне захотелось узнать, как работает такой механизм, какие силы заставляют его двигаться и, конечно, сделать поделку. Кроме того, создание настоящих работающих машин стимулирует ребенка на дальнейшие открытия и является новой ступенькой в самосовершенствовании.
Каждый человек когда-нибудь задумывался, насколько на Земле, в нашей Солнечной системе, Галактике и мире все взаимосвязано и взаимодействует? Какая наука занимается исследованием этих взаимосвязей, явлений природы, движения и взаимного влияния одних тел на другие? [2, с.4] Эта наука — физика! В современном толковом словаре русского языка есть определение, что физика — это наука о свойствах и строении материи, о формах её движения и изменения, об общих закономерностях явлений природы. [3, с.891]
Это достаточно сложное определение для понимания школьников. Но занимательная наука физика очень интересна учащимся младших классов, поскольку в возрасте 6–8 лет ребёнок — активный исследователь всего, что происходит вокруг, а именно физика позволяет дать объяснение многим явлениям и процессам, с которыми сталкивается каждый ученик. Со многими явлениями сталкиваются и в повседневной жизни. Ведь физика везде: начиная с жилища и телефона и заканчивая реактивными лайнерами и полетами в космос. Вещи, которые нас окружают, компьютеры, автомобили, бытовая техника, Интернет — настолько прочно вошли в нашу жизнь, что мы не обращаем на них никакого внимания. А все-таки следует помнить, что все блага цивилизации стали возможными благодаря научным открытиям, в том числе и в области физики, которая является очень интересной и всеобъемлющей наукой. [2, с.4] Благодаря развитию физики есть возможность жить в теплых домах и пользоваться электричеством. Именно знание физических процессов позволяет получать электрическую и тепловую энергию. При этом объяснение их сути ребята не всегда получают в процессе обучения в 1 классе. А так хочется познакомиться с физикой поскорее! Ведь эта замечательная наука нужна всем: врачу, шоферу, космонавту, водолазу, ученому, клоуну, повару и другим. [4, с.1]
Но оказывается, физика — это не только научные книги и сложные приборы, не только огромные лаборатории. Физика — это ещё и фокусы, показанные в кругу друзей, это смешные истории и забавные игрушки-самоделки. Физические опыты можно делать с поварешкой, стаканом, картофелиной, карандашом. Гвозди и соломинки, спички и консервные банки, обрезки картона и даже капельки воды — все пойдет в дело! Таким образом, когда начнем изучать физику в школе, эта чудесная наука уже не покажется такой загадочной и мудреной. Можно будет сказать ей, как старой доброй знакомой: «Здравствуй, физика!».
Каждый день приходится сталкиваться с действиями одних тел на другие. Для понимания процессов, происходящих в окружающем нас мире, физики приложили немало усилий, чтобы понять, что происходит с одним телом при воздействии на него другого. Ученые смогли доказать, что любое движение происходит под действием различных сил. [2, с.15]
Так что же такое сила? В словаре Д. Н. Ушакова находим следующее определение: «…напряжение, энергия как причина, выводящая тело, материю из состояния покоя или изменяющая направление, скорость движения». [3, с.732] Получается, что сила — это воздействие одного тела на другое. Воздействие может быть разным: в результате приложения силы тело способно приводиться в движение, менять скорость или направление движения, останавливаться и. тому подобное. Например, толкая в магазине тележку для продуктов, приводим ее в движение. При этом скорость тележки и направление ее движения меняются в зависимости от той силы, с которой действуем на тележку. А папа может толкать такую тележку с гораздо большей скоростью, так как он сильнее. Таким образом, все тела, которые нас окружают, постоянно друг с другом взаимодействуют с помощью различных сил. Например, 1) сила тяжести заставляет все предметы находиться на Земле (так как очень большие тела притягивают к себе маленькие). Если не будет силы тяжести, то все предметы сами собой взлетят, как в невесомости; 2) сила трения дает нам возможность спокойно ходить, а машинам ездить. Если силы трения не будет между поверхностью дороги и нашими ногами, или колесами машин, то при ходьбе мы будем скользить, а машина будет крутить колесами на месте и уехать не сможет; 3) сила упругости позволяет восстановить форму предмета, если этот предмет попытались деформировать (смять, изогнуть, растянуть, ударить).
Известно, что на любое тело действует сила тяжести, но многие тела не падают, а находятся в покое. Неподвижны стол, книги на столе, люстра, телевизор, человек в кресле. Кроме силы тяжести на эти тела действует и сила упругости. Самый простой и доступный пример проявления силы упругости — это деформация пружины! Если взять пружину, сжать ее, а затем убрать пальцы. После того, как отпустить ее, пружину стремиться принять первоначальную форму. Так при деформации пружины возникла сила упругости, и можно наблюдать ее проявление. Другой пример проявления силы упругости можно наблюдать во время прыжка на тарзанке. [2, с.24] Какая сила растягивает канат во время прыжка? Как только человек совершает прыжок, он начинает падать под действием силы тяжести. Под весом прыгуна канат растягивается, а затем стремиться возвратиться в свое первоначальное положение, то есть прыгун движется вверх и вниз. Таким образом, в существующем мире все физические тела действуют друг на друга, то есть взаимодействуют. В результате взаимодействия тела могут изменить скорость, форму, размеры. Мерой взаимодействия тел является сила. А сила упругости — это сила, которая возникает в теле в результате его деформации, и стремиться вернуть тело в исходное положение.
Итак, помним, что сила упругости позволяет восстановить форму предмета, если этот предмет попытались деформировать (смять, изогнуть, растянуть, ударить) [1, с.15]. Попробуем показать. 1) Возьмем резинку. Приложим к ней силу растяжения. Растянем её и отпустим. Она снова приняла первоначальную форму. 2) Возьмем мячик. Приложим к нему силу сжатия. Сожмем его и отпустим. Он снова принял первоначальную форму. Чтобы предметы смогли восстановить свою форму, они во время растяжения (резинка) или сжатия (мячик) накапливали энергию. И, как только переставала действовать на них сила растяжения или сжатия, то накопленная энергия в этих предметах позволяла восстановить им форму. Накопленную энергию с помощью силы упругости можно использовать для двигателя, который может привести в движении разные устройства.
Проведем наглядный опыт накопления энергии с помощью силы упругости. Сделаем необычную самодвижущуюся машинку (игрушку-ползушку). Для этого возьмем: пластиковую бутылку от йогурта (1 шт.); палочку для «суши» или карандаш (1 шт.); резинки канцелярские (5 шт.); пластиковое кольцо для навеса ковра (1 шт.); спичка (1 шт.). Просверлим отверстие Ø4–6 мм по центру донышка пластиковой бутылки и отверстие в крышке, но несколько больше Ø7–8 мм (чтобы расположенная внутри резинка не сильно задевала за края отверстия).
Далее надо взять 3 канцелярские резинки, пропустить сквозь пластиковую бутылку через отверстия в её донышке и крышке. Со стороны донышка в резинку вставить две половинки спички, а со стороны крышки жгут из 3-х резинок продеть в пластиковое кольцо и закрепить палочкой для «суши» (карандашом). Протянутый резиновый жгут из 3-х резинок сквозь бутылку будет резин мотором. Палочкой от «суши» этот мотор станем заводить. Оставшиеся 2 канцелярские резинки накрутим на выпуклые части пластиковой бутылки. Они будут играть роль колес. Пластиковое кольцо между крышкой и палочкой служит для уменьшения трения в механизме.
Прокрутив палочку по часовой стрелке 20–30 раз, мы скрутим резиновый жгут внутри, он тем самым накопит энергию силы упругости и будет готов её отдать, раскручиваясь в обратную сторону. Если положить весь механизм (бутылка + резиновый жгут + палочка) на пол, то резина, раскручиваясь, будет передавать энергию вращения пластиковой бутылке. Бутылка станет вращаться и покатится по полу. Игрушка-ползушка готова! (Рис. 1)
Таким образом, как ни проста эта игрушка, можно смастерить сразу несколько таких «ползушек» и устроить целый «танковый бой» на переменке в школе. Победителем будет считаться «ползушка», подмявшая другую под себя, или опрокинувшая ее, а «побежденных» можно убрать «с поля боя».
Проведем дополнительно ещё один наглядный опыт накопления энергии с помощью силы упругости. Сделаем плавающую модель лодки из пластиковой бутылки с резин-мотором (игрушку-плавушку). Для этого возьмем: пластиковую небольшую бутылку (1 шт.); палочки для «суши» или сухие веточки от дерева (2 шт.); изоленту или скотч; резинки канцелярские (2–3 шт.); палочку от мороженого (или старую пластиковую карточку, или кусочек тонкого листового текстолита) (1 шт.).
Сначала сделаем корпус модели. Изолентой или скотчем прикрепим к пластиковой бутылке с двух сторон палочки (веточки) так, чтобы их часть выступала за край бутылки. На выступающие концы палочек наденем сразу 2–3 канцелярские резинки и их края закрепим изолентой (скотчем). Закрепленные резинки станут для модели резин-мотором.
Теперь сделаем гребные лопасти к будущей модели. Для этого нужно разрезать имеющиеся тонкие пластины, которые не размокнут от воды (палочку от мороженого или старую пластиковую карточку) на две равные части. В каждой из частей в середине аккуратно сделаем прорези, ширина которых должна быть ровна чуть меньше толщины этих пластинок, а длина — половине разрезанной пластинки. При помощи прорезей соединим половинки пластин между собой. Получится крестообразная конструкция из 4-х лопастей. Чтобы установить гребные лопасти на модель требуется пропустить 2 лопасти между канцелярскими резинками, закрепленными на палочках. Игрушка-плавушка готова! (Рис. 2)
Для запуска игрушки-плавушки достаточно покрутить лопасти. В результате резинки скрутятся и накопят энергию силы упругости. Если опустить модель в ёмкость с водой и отпустить гребные лопасти, которые удерживали, то скрученные в жгут резинки будут раскручиваться, приведут во вращение лопасти и игрушка поплывет.
Таким образом, заводя игрушку-ползушку или модель лодки с резиновым мотором, скручиваем резину. Упругая резина стремится восстановить свою первоначальную форму. Резина раскручивается и вращает воздушный или водяной винт. Игрушки приходят в движение. Все твердые тела, о которых мы упоминали держались молодцами, восстанавливали прежнюю форму. Накопленную энергию с помощью силы упругости можно использовать для двигателя, который может привести в движении разные устройства. Гипотеза, выдвинутая нами в начале работы, нашла своё подтверждение.
Экспериментальная физика, создание самостоятельно игрушек — это уникальное направление занятий, на которых можно своими руками знакомиться с принципом действия какого-либо устройства, ставить эксперимент, играть и получать новые знания.
- Сикорук Л. Л. Физика для малышей. — Петрозаводск: Издательство «Кругозор», «БНП», 1996.
- Вайткене Л. Д. Физика. — Москва: Издательство АСТ. 2017.
- Ушаков Д. Н. Большой толковый словарь русского языка. Современная редакция — М.: ООО «Хит-книга», 2017.
- Гальперштейн Л. Здравствуй, физика! — М.: Изд-во «Детская литература», 1967 г.
Ключевые слова
игрушка, пластиковая бутылка, тело, сила упругости, резинка, первоначальная форма, энергия упругости, энергия движения
сила упругости, резинка, тело, первоначальная форма, энергия упругости, энергия движения, игрушка, пластиковая бутылка
В учебниках физики для 7 класса при изложении материала о подъёме груза простым механизмом блок авторы учебников рассматривают разное количество сил, действующих на блок или трос. Для выяснения, что за силы и на какие предметы они действуют в простом механизме блок при подъёме груза, и написана эта статья.
Ключевые слова: неподвижный блок, подвижный блок, сила упругости троса, сила трения.
В учебнике физики для 7 класса автора А. В. Пёрышкина на рис.177 нарисован подъём груза простым механизмом неподвижный блок и на рис.178 силы F 1 и F 2 действуют на блок в точках А и В , а в учебнике О. Ф. Кабардина на рис.22.3 нарисован неподвижный блок, с тросом и сила F действует на трос, а сила тяжести mg действует на груз.
То же самое происходит и в изложении материала о подвижном блоке: в учебнике А. В. Пёрышкина рис.179, на блок действуют две силы Р и F рис.180, а в учебнике О. Ф. Кабардина на том же самом подвижном блоке три силы: сила тяжести mg на грузе и две силы F натяжения троса рис.22.4.
Выяснение сил, действующих в простом механизме блок, начнём с неподвижного блока, изображенного на рис.1. Груз висит на одном из концов троса, далее трос огибает верхнюю полуокружность блока и за второй конец троса происходит подъём груза. На груз действует сила притяжения Земли F тяж г , которая направлена вертикально вниз. Под действием силы тяжести груза в тросу возникает сила упругости F упр т , направленная по тросу и одинаковая по всей длине троса рис.2.
Рис.1. Рис.2. Рис.3. Рис.4.
На рис.3 трос огибает верхнюю полуокружность блока и по всей длине этой полуокружности действуют силы тяжести: груза и троса, а также сила необходимая для подъёма груза. При сложении всех этих параллельных сил равнодействующая сила тяжести F тяж б приложена к центру блока и направлена вертикально вниз, одновременно создавая силу упругости обоймы блока F упр б , направленную по обойме блока вверх. На рис.4, при подъёме груза, трос движется по верхней полуокружности вращая блок и создавая силу трения скольжения F тр между тросом и блоком.
На рис.5 для определения силы, необходимой для поднятия груза, уберём силу тяжести блока F тяж б и силу упругости блока F упр б , так как они не влияют на величину силы поднятия груза . Остались три силы: сила тяжести груза F тяж г , сила упругости троса F упр т и сила трения F тр . Вспомним, что в покое или при равномерном подъёме сила упругости троса равна силе тяжести груза F упр т = F тяж г , а сила трения F тр препятствует подъёму. Поэтому для равномерного подъёма груза необходима сила F п, равная сумме сил упругости троса и силы трения F п = F упр т + F тр . Это равенство справедливо для поднятия груза полной силой , а на рис.142 в Элементарном учебнике физики под редакцией академика Л. Г. Ландсберга маляры и альпинисты поднимают себя половинной силой .
Рис. 5.Рис. 142Рис. 6Рис. 7
На рис.142 человек сидит на сидении, которое прикреплено к тросу, огибающему верхнюю часть неподвижного блока, за второй конец троса человек руками поднимает себя. На рис.6 нарисуем действующие силы подъёма человека. Земля притягивает человека, поэтому на сидение действует половина веса тела человека Р ч, вторая половина веса приходится на руки, которые производят подъём человека. Под действием деления веса человека в тросу возникают силы упругости F упр 1 и F упр 2 , каждая из которых будет в 2 раза меньше веса человека F упр =
Р ч. Наглядно это можно представить как на рис.7, груз поднимают за два независимых троса, и вес груза разделится между тросами, и сила упругости каждого троса будет в два раза меньше веса груза. F упр =
Р г .
Подведём итог по силам, действующим на неподвижном блоке:
- Сила необходимая для подъёма груза на неподвижном блоке равна сумме силы упругости троса и силе трения Fп=Fупр+Fтр.
- Величина силы упругости троса зависит от способа крепления поднимаемого груза. Если груз закреплён за один из концов троса (за одну ветвь троса) то сила упругости равна весу груза Fупр= Рг , а если груз закреплён за оба конца троса (за две ветви троса) то сила упругости равна половине веса груза Fупр =
Рассмотрим силы, действующие на подвижный блок рис.9. Груз висит на подвижном блоке, который своей нижней полуокружностью висит на тросу, один конец этого троса закреплён, а подъём подвижного блока с грузом происходит за второй конец троса. На рис.10 обозначим действующие силы на подвижный блок: Земля притягивает груз висящий на подвижном блоке и поэтому в центре подвижного блока действует сила веса груза Р г, а на концах троса силы упругости F упр 1 и F упр 2 , каждая из которых в 2 раза меньше веса груза из-за того, что вес груза распределился поровну между концами (ветвями) троса, как будто груз висит на двух отдельных тросах рис.11.
При подъёме груза блок будет вращаться и создавать силу трения скольжения между подвижным блоком и тросом рис.12, из которого видно, что поднимая груз за один конец троса мы прикладываем силу упругости (которая в 2 раза меньше веса груза) и силу трения F п = F упр 2 + F тр . Выигрыш в силе в 2 раза даёт трос, а не подвижный блок и это можно проверить с помощью рис.181 из учебника А. В. Пёрышкина, на котором нарисован неподвижный блок, который не даёт выигрыша в силе и подвижный блок — дающий выигрыш в силе в 2 раза. Общий выигрыш в силе этой комбинации блоков при подъёме груза 2 раза.
Рис.181. Выигрыш в силе 2 разаРис.13 (изменённый рис.181). Выигрыш в силе 3 раза.
Если в этот рисунок добавить еще один неподвижный блок (не дающий выигрыш в силе) и закрепить конец троса за груз рис.13 (изменённый рис.181), то выигрыш в силе данной комбинации блоков при подъёме груза будет равен трем, потому что вес груза разделится на три части, так как висит на трёх частях (ветвях) троса. Отсюда следует, что доказательство в учебнике А. В. Пёрышкина о том, что неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, а подвижный блок даёт выигрыш в силе является ошибочным, так как выигрыш в силе при подъёме груза на простом механизме блок даёт сила упругости троса (верёвки, цепи), а модуль выигрыша равен количеству частей (ветвей) троса, на которых висит груз, так как вес груза делится на их количество.
- Кабардин О. Ф. Физика. 7 класс: учеб. для общеобразоват. организаций /О. Ф. Кабардин, — 6-е изд. — М.: Просвещение, 2018, — 174 с.: ил. — ISBN 978–5–09–060739–1.
- Ландсберг Г. С.(ред). Элементарный учебник физики, том 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М. Наука 1985 г.
- Пёрышкин А. В. Физика 7 кл.; учебник / А. В. Пёрышкин, — 9-е изд., пер. — М.: Дрофа, 2019, — 224 с.: ил. ISВN 978–5–358–09796–4.
Основные термины (генерируются автоматически): неподвижный блок, подъем груза, сила, вес груза, трос, конец троса, подвижной блок, подвижный блок, сила трения, сила упругости.
Примеры силы упругости, с которыми мы сталкиваемся в нашей жизни, объясняют, как упругий объект обладает силой сопротивления, когда он сжимается или растягивается внешней силой. В статьях обсуждаются такие примеры силы упругости, которые перечислены ниже:
Примеры упругой силы
Группа сопротивления
Вы заметили, что натянутая лента сопротивления растягивается, но не рвется?
Когда мы растягиваем гибкие соединители подобно веревке, веревке, ленте и т. д., натягивая, он развивает силу натяжения на всех из них. Затем сила натяжения передает внешнюю силу натяжения на их концы, что может растянуть мышцы нашего тела. Вот почему эспандеры в основном используются для упражнений на растяжку.
Но в определенной точке растяжения соединители оказывают сопротивление тяговому усилию. Чем больше мы натягиваем или растягиваем ленту, тем большее сопротивление она нам оказывает. Как только мы ослабляем натяжение ремешка, сила натяжения снимается, и ремешок приобретает свою первоначальную форму.
Сила сопротивления соединителей, которая предотвращает его разрыв из-за сопротивления растяжению и помогает соединителям восстановить первоначальную форму после того, как мы устраняем внешнюю силу, называется «сила упругости '.
Примеры упругой силы
- Полоса сопротивления натяжению (кредит: Shutterstock)
Резинка
Благодаря своей эластичности, резинки легко растягиваются при натяжении.
Но заметили ли вы, что полосы могут растягиваться до определенного предела? Это потому, что в этот момент резиновые ленты обладали упругой силой, которая противодействовала внешнему натяжению, сопротивляясь дальнейшему растяжению или изменению формы резины. Чем больше тянущее усилие мы прикладываем к резине, тем больше упругая сила будет возвращаться назад.
Как только мы убрали натяжение резиновых лент, сила упругости исчезла, и резина вернулась к своей первоначальной форме.
Восстанавливающая сила или сила упругости обычно пропорциональна величине растяжения; который Закон Крюка описывает.
Примеры упругой силы
- Тянущая резиновая лента (кредит: Shutterstock)
Эластичный пояс
В наши дни из эластичного пояса можно сшить несколько нарядов для правильной посадки.
Если размер тела человека больше, чем размер его одежды с поясом, он увеличился бы, чтобы человеку было удобно носить эту одежду.
Но когда человек снимает натяжение пояса, снимая одежду, сила упругости восстанавливает размер пояса до его первоначального размера.
Примеры упругой силы
- Пояс для экипировки (кредит: Shutterstock)
Весна Игрушки
Пружина - один из гибких соединителей. Вот почему он также проявляет упругую силу, когда он подвергается деформациям, таким как расширение и сжатие в зависимости от внешней силы.
Благодаря упругой силе пружины она возвращается к исходной форме, как и эластичные материалы. Таким образом, источники имеют большое значение в сфере развлечений. Он широко используется во многих игрушках, таких как игрушечные телефоны, пружинные головки и т. Д.
Пружинный матрас
Помимо развлекательных целей, источники могут использоваться в сфере гостеприимства и в домашнем хозяйстве.
Когда внешняя сила отменяется, пружины могут восстановить свою форму за счет силы упругости. Поэтому в современном мире многие матрасы в роскошных домах производятся с использованием пружины или пены с эффектом памяти, чтобы повысить уровень комфорта.
Примеры упругой силы
- Весна в матрасе (кредит: Shutterstock)
Гитарные струны
Когда мы тянем за гитарные струны, сила натяжения возникает на струнах, привязанных к обеим гитаре, что приводит к смещению струн из их исходного положения, заставляя их вибрировать.
Поскольку струны обладают свойством восстанавливать свою первоначальную форму, они создают упругую силу, противодействующую силе натяжения.
Взаимодействие между действием и силой реакции на гитарных струнах производит звуковую энергию.
Примеры упругой силы
- Струны для гитары (кредит: Shutterstock)
Струна лука
Сила упругости также играет жизненно важную роль в стрельбе из лука, поскольку лук имеет гибкий соединитель, такой как тетива.
Подобно эластичному эластичному материалу, струна может восстанавливать свою форму за счет силы упругости.
Следовательно, когда лучник тянет тетиву лука вместе со стрелой и отпускает ее, тетива прикладывает упругую силу к натяжению и возвращается к своей первоначальной форме. Действие помогает стрелке двигаться вперед, когда она выпущена и попадает в цель.
Примеры упругой силы
- Струны для лука в стрельбе из лука (кредит: Shutterstock)
Спортивные мячи
Во время футбольного матча мы заметили небольшое сжатие футбольного мяча, когда мы ударяем по мячу. Поскольку футбольный мяч изготовлен из эластичного материала, он также может вернуть свою первоначальную форму за счет силы упругости.
Точно так же вы заметите, когда мы ударяем по мячу клюшкой.
Когда вы ударяете резиновым мячом о землю, мы прилагаем внешнюю силу к мячу вниз. Поскольку резиновый мяч эластичен, он отскакивает вверх после удара о землю за счет силы упругости. Чем сильнее мы ударяем по мячу о землю, тем на большей высоте он отскакивает назад.
Примеры упругой силы
- Сжатый мяч для гольфа (кредит: для победы)
Батутный лист
Батут, элемент оборудования, состоящий из прочной ткани, соединенной пружинами, может использоваться для акробатических или гимнастических упражнений.
Тканевое полотно на батуте по своей природе очень эластично. Следовательно, когда кто-либо прыгает на батуте, он оказывает толкающее усилие в направлении вниз.
В ответ на внешнюю силу листы и пружина развивают упругую силу, противодействующую внешней силе. Сила упругости помогает прыгунам отскочить назад, когда полотно батута и тетива восстанавливают свою первоначальную форму.
Примеры упругой силы
- Прыжки на батуте (кредит: Shutterstock)
Шнур для банджи-джампинга
Шнур играет важную роль в таких приключенческих мероприятиях, как банджи-джампинг, поскольку он эластичен и устойчив к растягиванию и изменению своей формы.
Следовательно, когда банджи-джампер прыгает с высоты и достигает поверхности земли, он не ударяется о землю резко. Напротив, упругая сила эластичных шнуров помогает прыгуну отскочить назад непосредственно перед тем, как достичь поверхности земли, чтобы избежать несчастных случаев.
Чем сильнее натянут эластичный шнур, тем большую силу упругости он будет удерживать, чтобы вернуться к своей первоначальной форме, и тем больше будет отскакивающее движение прыгуна при падении.
Примеры упругой силы
- Банджи-джампинг (кредит: Shutterstock)
Корпус
Вы можете спросить, как наше тело проявляет силу упругости?
Когда мы потребляем еще немного еды, наш живот растягивается? Но со временем удлиненное брюшко восстанавливает свою первоначальную форму после переваривания пищи.
Когда мы делаем какие-либо упражнения, мы растягиваем мышцы тела, что со временем приводит к улучшению формы тела.
Это показывает, насколько важна эластичность для нашего тела, чтобы обеспечить гибкость или избежать жесткости.
Примеры упругой силы
- Кузов (кредит: мужское здоровье)
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ (FAQ)
Как эластичный материал проявляет упругую силу?
Ans: Когда мы растягиваем или сжимаем любой эластичный материал путем вытягивания, он проявляет силу упругости следующим образом:
Растяжение эластичных материалов означает приложение к ним внешней силы. Третий закон движения Ньютона гласит, что «каждое действие имеет равное и противоположное противодействие». Следовательно, чтобы противодействовать внешней силе, эластичный материал оказывает равное усилие в противоположном направлении. Равная и противоположная сила - это сила упругости, которая помогает избавиться от сжатия, которое мы создали на эластичном материале, чтобы восстановить свою первоначальную форму.
Что больше эластичной резины или стали?
Ответ: Резина обладает большей эластичностью, чем сталь:
Эластичность материала зависит от значения модуля Юнга, который определяет, насколько легко материал может сгибаться или растягиваться. Модуль Юнга материала - это отношение деформации к напряжению.
Когда мы прикладывали одинаковую нагрузку как к резине, так и к стали, это приводило к большей деформации резины по сравнению со сталью. Это означает, что у стали более значительное значение модуля Юнга. Проще говоря, мы можем сказать, что сталь труднее растягивать или гнуть, чем сталь.
Оставьте комментарий Отменить ответ
report this ad
1. Почему покоятся тела, лежащие на опоре или подвешенные на нити?
На все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести.
На книгу, лежащую на столе, также действует сила тяжести, но книга не проваливается сквозь стол, а находится в покое.
Если подвесить тело на нити, то оно не упадет.
Почему?
В это случае сила тяжести уравновешивается другой силой - силой упругости.
2. Как возникает сила упругости?
а). Тело на опоре.
На середину ровной горизонтальной доски ставим гирю.
Под действием силы тяжести гиря начнет двигаться вниз и прогибать доску.
Доска деформируется.
Но через некоторое время гиря прекращает свое движение вниз.
Что ее остановило?
Возникает новая сила, с которой прогибающаяся доска (опора ) действует на гирю (тело, вызывающее деформацию).
Теперь на гирю, кроме силы тяжести, направленной вертикально вниз, начинает действовать сила упругости со стороны доски.
Сила упругости направлена вертикально вверх, противоположно силе, выззывающей деформацию.
Эта сила зависит от увеличены прогиба доски ( деформации).
Сила упругости приложена к гире и уравновешивает силу тяжести.
Сила упругости возникает только при деформации опоры.
Если исчезает деформация опоры, то исчезает и сила упругости.
То есть убрали гирю, деформация доски пропала - сила упругости стала равна нулю.
Чем сильнее прогибается опора (доска), тем больше сила упругости.
Когда сила упругости становится равной силе тяжести, действующей на тело, то опора и тело (доска и гиря) останавливаются.
б). Тело на подвесе.
Теперь подвесим тело на нити.
Под действием груза нить (подвес) растягивается, т.е. деформируется.
В нити (подвесе), также как и в опоре (доске), возникает сила упругости.
При растяжении подвеса сила упругости увеличивается.
Когда сила упругости становится равной силе тяжести, то растяжение нити прекращается.
Сила упругости возникает только при деформации подвеса.
Если исчезает деформация подвеса, то исчезает и сила упругости.
Деформации бывают разных видов: растяжения, сжатия, сдвига, изгиба, кручения.
3. Что называется силой упругости?
Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение, называется силой упругости.
Силу упругости обозначают как Fупр.
Сила упругости приложена к телу, вызывающему деформацию.
Сила упругости направлена противоположно силе, вызывающей деформацию.
4. От чего зависит сила упругости?
Английский ученый Роберт Гук, современник Ньютона, установил, как зависит сила упругости от деформации.
Надо взять резиновый шнур и один конец его закрепить.
Первоначальная длина шнура - lo.
Если к свободному концу шнура подвесить гирю, то шнур удлинится.
Его длина станет равной l.
Тогда удлинение шнура::
Если менять гирьки, то будет меняться и удлинение шнура, то есть величина деформации.
А от величины деформации зависит величина силы упругости.
Закон Гука
Модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела.
где — удлинение тела (изменение его длины),
k — коэффициент пропорциональности, который называется жесткостью.
Жесткость тела зависит от его формы и размеров, а также от материала, из которого оно изготовлено.
Закон Гука справедлив только для упругой деформации.
Когда после прекращения действия сил, деформирующих тело, оно возвращается в исходное положение, то такая деформация является упругой.
Читайте также: