II.10.5. Legea lui Hooke
Materiale necesare:
Elastice de diferite lungimi și secțiuni, fir, pahar de plastic, monede.
Descrierea experimentului:
- Prinde de un elastic mai îngust cu o anumită lungime (l01 = 30 cm) și secțiune transversală (S1), un fir cu un pahar de plastic.
- Pune monede în pahar până alungești elasticul cu 0,5 cm. Calculează masa monedelor și greutatea lor.
- Repetă experimentul cu un alt elastic de aceeași secțiune transversală (S1), dar cu lungimea mai mare (l02 = 70 cm).
- Repetă experimentul cu un alt elastic mai lat (S2 = secțiune transversală mai mare), dar cu aceeași lungime (l03 = 70 cm).
- Calculează pentru fiecare elastic constanta sa de elasticitate, împărțind greutatea monedelor la alungirea produsă de aceasta. Compară cele trei rezultate și trage concluziile.
Pentru Elasticul nr. 1:
Pentru Elasticul nr. 2:
Observaţie
Elasticul cu o lungime mai mare (Elasticul nr.2) are o constantă elastică mai mică decât elasticul cu lungimea mai mică.
Concluzia experimentului (Partea1):
Constanta elastică este invers proporțională cu lungimea inițială a corpului elastic.
Pentru Elasticul nr. 3:
Observaţie
Elasticul cu o secțiune transversală mai mare (Elasticul nr.3) are o constantă elastică mai mare decât elasticul cu secțiunea mai mică.
Concluzia experimentului (Partea2):
Constanta elastică este direct proporțională cu secțiunea transversală a corpului elastic.
Legea lui Hooke reprezintă dependența constantei elastice (k) de caracteristicile corpului elastic (resort, elastic, lamelă de oțel etc.):
-
constanta de elasticitate k variază invers proporțional cu lungimea resortului în stare nedeformată l0.
-
constanta de elasticitate k variază direct proporțional cu aria secțiunii transversale a resortului S.
-
constanta de elasticitate, k, depinde de natura materialului din care este realizat corpul elastic prin modulul de elasticitate E (modulul lui Young), o constantă de material.
De exemplu, cauciucul are E = 0,98 x 106 N/m2, iar aluminiul are E = 0,7 x 1011 N/m2.