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胡克定律的解释和例题

更新时间:2024-06-27 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

胡克定律的解释和例题


胡克定律(Hooke's Law)是一种力学定律,主要阐明弹簧在受拉伸或压缩时遵循的规律。该定律由英国力学家R.胡克通过大量实验最先发现,因此以他的名字命名。IiM物理好资源网(原物理ok网)

胡克定律的内容为:弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力F和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F=kx,其中k是弹簧的劲度系数。IiM物理好资源网(原物理ok网)

胡克定律在生产和生活中有广泛的应用,如研究杆杠、轻质材料、研究弹簧测力计等。同时,胡克定律也是力学中的一个基本定律,它联系着物体的动力性质和几何性质,是分析物体受力情况、解决有关问题的重要依据。IiM物理好资源网(原物理ok网)


题目:胡克定律应用IiM物理好资源网(原物理ok网)

问题:一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N的拉力,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,求物体运动的加速度大小。IiM物理好资源网(原物理ok网)

解答:IiM物理好资源网(原物理ok网)

根据胡克定律,F = kx,其中k为劲度系数,x为形变量。在这个问题中,我们需要根据已知条件求解加速度a。IiM物理好资源网(原物理ok网)

首先,我们需要知道物体的劲度系数k。由于物体在水平地面上运动,所以可以使用滑动摩擦力作为动摩擦因数乘以正压力的近似值来计算k。IiM物理好资源网(原物理ok网)

动摩擦因数为0.2,正压力为物体重力在接触面上的分力,即mg。所以有:IiM物理好资源网(原物理ok网)

k = μ × F = 0.2 × (mg) = 0.2 × (5 × 9.8) = 9.8 N/mIiM物理好资源网(原物理ok网)

接下来,我们需要求解形变量x。形变量为拉力F与物体所受重力在垂直方向的分力的差值。由于物体在水平面上运动,所以只考虑水平方向的分力。IiM物理好资源网(原物理ok网)

F = 20 N,G = 5 × 9.8 = 49 N,水平分力为F - G = 20 - 49 = -39 NIiM物理好资源网(原物理ok网)

形变量x = (F - G) / k = (-39) / 9.8 = -4 mIiM物理好资源网(原物理ok网)

最后,根据牛顿第二定律,物体的加速度a = F/m = (F - G)/m = (20 - 49) / 5 = -1 m/s^2IiM物理好资源网(原物理ok网)

所以,物体的加速度大小为-1 m/s^2,方向与拉力方向相反。IiM物理好资源网(原物理ok网)


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