Зміст
Як обговорюється в «Основах фізики Хеллідейда і Резніка», закон Гука зазначає, що формула, що стосується сили, яку веде пружина, як функція її переміщення від її рівноважної довжини, є силою F = -kx. x ось міра переміщення вільного кінця пружини з її розвантаженого, ненапруженого положення. k - константа пропорційності, яка називається "жорсткість", і характерна для кожної пружини. Знак мінус стоїть попереду, тому що сила, яку чинить пружина, є силою, що «повертається», це означає, що вона протистоїть напрямку переміщення x, намагаючись повернути пружину до її вивантаженого положення. Пружинне рівняння зазвичай має місце для переміщення x в обох напрямках - як розтягування, так і стиснення зміщення - хоча можуть бути винятки. Якщо ви не знаєте k для конкретної пружини, можете відкалібрувати пружину за допомогою ваги відомої маси.
Визначте положення вільного кінця пружини, якщо вільно висить - другий його кінець прикріплений до чогось міцного, як стіна.
Визначте, з яким переміщенням x від положення рівноваги ви хочете знати силу пружини, вимірюючи її в метрах.
Помножте x на -k, щоб знайти силу, яку спрацьовує пружина, щоб спробувати повернутися у своє рівноважне положення. Якщо х в метрах, а k - у кілограмах на секунду у квадраті, тоді сила F - у ньютонах, одиниця SI для сили.
Якщо ви не знаєте k, перейдіть до наступного кроку, щоб визначити це.
Знайдіть константу пропорційності пружини k, повісивши вагу відомої маси m, бажано в кілограмах, із вільного кінця пружини, розташувавши її вертикально. З отриманого зміщення можна визначити k за відношенням k = -mg / x, де g - гравітаційна константа прискорення 9,80 м / с ^ 2, де карета ^ вказує на експоненцію.
Наприклад, якщо пружина зміщує х = 5 сантиметрів під навантаженням 5 кілограмів, то k = - 5 кг х 9,80 м / с ^ 2 / (-0,05 м) = 980 кг / с ^ 2. Тоді ви можете згодом вирішити відновлення сили F, коли зміщення х становить, скажімо, 10см, таким чином F = (-980 кг / с ^ 2) (0,10м) = -9,8 ньютонів.