Page 64 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

Jakie siły działają na obciążnik drgający na sprężynie?

W klasie siódmej (lekcja 6.4) dyskutowaliśmy, jakie siły działają na obciążnik
wiszący na sprężynie (il. 2.5). Poznałeś wówczas siłę sprężystości i dowiedzia-
łeś się, że wydłużenie sprężyny jest wprost proporcjonalne do wartości siły
rozciągającej sprężynę. Sprężyna bez obciążenia jest krótsza (il. 2.6 a) niż
z obciążeniem (il. 2.6 b).

F s Przeanalizujmy ponownie siły działające na obciążnik wiszący na spręży-
nie. Jeśli jest on w równowadze (il. 2.6 b), to wypadkowa sił działających na
niego wynosi zero. Działająca na obciążnik ze strony Ziemi siła ciężkości F c
jest równoważona przez pochodzącą od sprężyny siłę F s . Obciążnik pozostaje
F c
w spoczynku, dopóki np. nie wychylimy go lekko w dół, naciągając sprężynę.
F c – siła ciężkości, źródłem jest Ziemia Wówczas rozciągnięta sprężyna działa na obciążnik siłą większą od siły cięż-
F s – siła sprężystości, źródłem jest kości. Siła wypadkowa jest zwrócona ku górze, w stronę położenia równowa-
sprężyna
gi, i puszczony swobodnie obciążnik zaczyna poruszać się w górę (il. 2.6 c).
2.5 Siły działające na obciążnik Gdy obciążnik minie położenie równowagi, siła sprężystości jest zbyt mała
(sprężyna jest słabo rozciągnięta), aby zrównoważyć ciężar obciążnika i wtedy
siła wypadkowa zwrócona jest w dół (il. 2.6 d).

Wypadkowa sił działających na wychylone ciało zwrócona jest zawsze w stronę
położenia równowagi.

a) b) c) d)

40 40 40 40
30 30 30 30
20 20 20 F s 20
10 F s 10 10 10
położenie F w
równowagi 0 0 F s 0 F c 0
-10 F c -10 F w -10 -10
-20 -20 -20 -20
-30 -30 -30 -30
F c

2.6 Ruch ciężarka na sprężynie

Przemiany energii w ruchu drgającym obciążnika
Gdy na sprężynie zawiesimy obciążnik, to sprężyna się wydłuży, ale układ
obciążnik – sprężyna (wahadło sprężynowe) pozostanie w położeniu równo-
wagi. Gdy pociągniemy obciążnik w dół, wtedy rozciągniemy dalej sprężynę
i dostarczymy układowi dodatkowej energii, która spowoduje drgania układu.
Siłę, z jaką działamy na obciążnik, dobierzemy tak, aby podczas ruchu ob-
ciążnika w górę sprężyna nie była ściskana (l ≥ l 0 , zobacz il. 2.7).

62