دسته‌ها
دینامیک دینامیک دینامیک و حرکت دایره ای فیزیک پیش دانشگاهی فیزیک دوازدهم فیزیک دوم دبیرستان

نیروی کشسانی فنر

اگر فنر را به اندازه x بکشیم یا فشرده کنیم (مطابق شکل زیر)، فنر نیرویی به طرف نقطه تعادل به جسم وارد می کند. تجربه نشان می دهد هر چه فنر را بیشتر بکشیم یا فشرده کنیم ( در محدوده معینی از تغییر طول فنر)، نیروی کشسانی فنر نیز بیشتر می شود.

ph3 s2 elastic01 نیروی کشسانی فنر

نیروی کشسانی فنر

تغییر طول فنر تقریبا با اندازه ی نیروی وارد بر آن متناسب است . و می توان این تناسب را به صورت زیر نوشت.

ph2 s3 spiral 01 نیروی کشسانی فنر

که در این رابطه k ثابت فنر یا ضریب سختی فنر می باشد که یکای آن نیوتون بر متر است و x در این رابطه تغییر طول فنر است که می توان آن را به صورت زیر نوشت.

ph2 s3 spiral 02 نیروی کشسانی فنر

که در این رابطه L0 طول اولیه فنر است .

نمودار نیروی کشسانی فنر بر حسب تغییر طول به صورت خطی است که در شکل زیر نمودار ۳ فنر با ثابت های مختلف را مشاهده می کنید. هر چه شیب خط این نمودار بیشتر باشد، فنر دارای ضریب سختی بیشتری است.

ph3 s2 elastic02 نیروی کشسانی فنر

مثال ها

مثال۱

فنری به طول ۱۰ سانتی متر را از یک نقطه آویزان می کنیم و به سر دیگر آن وزنه ۲۰۰ گرمی وصل می کنیم. پس از رسیدن به تعادل، طول فنر به ۱۲ سانتی متر می رسد.

ph3 s2 elastic03 نیروی کشسانی فنر

الف) ثابت فنر چند نیوتون است؟

ب) اگر وزنه ای ۳۰۰ گرمی را به فنر وصل کنیم، پس از رسیدن به تعادل طول فنر چند سانتی متر می شود؟

پاسخ

ph3 s2 elastic04 نیروی کشسانی فنر

آشنایی با فنر اسلینکی را به شما پیشنهاد میکنیم.

مثال ۲

وقتی وزنه ۴ کیلوگرمی را به فنر آویزان می کنیم، طول فنر ۱۴ سانتی متر می شود، و وقتی وزنه ۵ کیلوگرمی را به فنر آویزان می کنیم، طول فنر ۱۵ سانتی متر می شود.(g=10)

الف) طول عادی فنر (بدون وزنه) چند سانتی متر است؟

ب) ثابت فنر را حساب کنید.

پاسخ

ph3 s2 elastic05 نیروی کشسانی فنر

تمرین های نیروی کشسانی فنر

تمرین ۱: : وزنه ای به جرم ۲ kg را به انتهای فنری بسته که طول ان ۱۲ سانتی متر و ثابت آن ۲۰ نیوتون بر سانتی متر است، می بندیم و از سقف آسانسوری آنرا آویزان می کنیم.

الف) در صورتی که آسانسور با سرعت ثابت ۲ متر بر ثانیه به سمت بالا رود ، طول فنر چند سانتی متر می شود ؟

ب) در صورتی که آسانسور با شتاب ثابت ۲ متر بر مجذور ثانیه به سمت پایین شروع به حرکت کند ، طول فنر چند سانتی متر خواهد شد ؟

تمرین ۲: مطابق شکل، جعبه با جرم ۵Kg توسط یک فنر با ثابت ۲۰۰N/m به طور افقی کشیده می شود و در این حالت طول فنر نسبت به طول عادی آن ۸cm افزایش یافته است. چنانچه ضریب اصطکاک جنبشی با سطح ۰٫۲ باشد، جعبه با چه شتابی بر حسب متر بر مربع ثانیه در حال حرکت است؟(g=10)

ph3 s2 elastic06 نیروی کشسانی فنر


دانلود نسخه PDF جزوه بالا به همراه پاسخ تمرین ها




از کبیری

مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران (نا تمام) هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

یک پاسخ به «نیروی کشسانی فنر»

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.