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【走进台科】可以自己“回家”的滚轮!—— 胡克滚轮

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喜 迎 元 旦

橡皮筋、脚上绕,绕在脚上跳呀跳,像飞雁、似小鸟,先跳低来后跳高。跳过山、跳过海

跳皮筋儿

是广大小朋友大朋友喜欢的游戏项目之一,

拉么你知道吗?

小小橡皮筋可蕴含着大大的科学知识呢!

我们都知道

橡皮筋拉得越长 ,产生的弹力就越大,

这是为啥???且听我细细道来

神奇的力学原理——胡克定律

由来

1676年胡克对金属器件,特别是弹簧的弹性进行研究后,发表了一条拉丁语字谜,ceiiinosssttuv。(这是当时惯例,如果还不能确认自己的发现,则先把发现打乱字母顺序发表,确认后再恢复正常顺序。)两年后公布了谜底ut tensio sic vis,意思是“力如伸长(那样变化)”即应力与伸长量成正比的胡克定律。

实际上早于他1500年前,东汉的经学家和教育家郑玄(公元127-200)为《周礼·冬官考工记·弓人》一文中的“量其力,有三钧”一句作注解时,在《周礼注疏·卷四十二》中写到:“假令弓力胜三石,引之中三尺,驰其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺。” 正确地提示了力与形变成正比的关系,而郑玄的发现要比胡克要早一千五百年。因此有物理学家认为胡克定律应称之为“郑玄-胡克定律”。

定义

胡克定律,也称虎克定律,是力学弹性理论中的一条基本定律,表述为:固体材料受力之后,材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料,如橡胶、弹簧等。

公式

胡克的弹性定律指出:物体在发生弹性形变时,物体的弹力F和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= k·x。k是物质的弹性系数,它只由材料的性质所决定,与其他因素无关。

影响

胡克定律的重要意义不只在于它描述了弹性体形变与力的关系,更在于它开创了一种研究的重要方法:将现实世界中复杂的非线性现象作线性简化,该方法的使用在理论物理学中是数见不鲜的。

胡克的发现直接导致了弹簧测力计———测量力的基本工具的诞生,直到今天的物理实验室还在广泛使用。弹簧测力计的原理也即是“胡克定律”。

同样利用“胡克定律”的还有我们今天的大咖

胡克滚轮

滚轮咋么就能自己乖乖回家呢

跟随小编

观察“三步走”

1. 当手推动滚轮时,给予它一个动力,即手推发动。

2. 滚轮在滚动过程中,悬挂着的螺帽让皮筋不断拧转变形,犹如拧麻花般,此时部分动能转化成了弹性势能。

3. 在滚轮即将停止滚动前,皮筋将恢复形变带动滚轮反向运动。即势能又转化成了动能。

总结:小小皮筋,大大能量。橡皮筋的形变使得部分能量在动能与势能之间相互转化,让滚轮来回运动。这就是胡克滚轮来回滚动的奥秘。

接下来瞧瞧

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最后祝大家

图文编辑 | 九月

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