Sadržaj
Kada komprimirate ili ispružite oprugu, ona djeluje na silu suprotnu sili koju dajete u naporu da se vratite u ravnotežni položaj. Količina sile je karakteristična za oprugu i predstavlja se konstantom opruge, k, Prema Hookesovom zakonu, odnos između produžetka x i sila F je:
F = -kx
Znak minus označava da je sila koju opruga djeluje u suprotnom smjeru od produžetka.
Odnos sile i produženja je linearan, što znači da ako crtate grafu sile prema produženju, dobit ćete ravnu liniju. Proći će kroz podrijetlo (x = 0; F = 0), a njegov nagib bit će jednak konstanti opruge, k.
Pretvori u silu
Najlakši način za dobivanje vrijednosti za grafikon Hookes zakona je suspendiranje opruge s kuke i pričvršćivanje niza utega čiji su vrijednosti poznati. Međutim, težine se obično mjere u gramima ili kilogramima, što je jedinica mase. Međutim, lako je pretvoriti ih u jedinice sile. Sve što trebate učiniti je umnožiti masu ubrzanjem zahvaljujući gravitaciji, a to je u MKS metričkom sustavu 9,8 m / s2 a u CGS sustavu je 980 cm / s2, Ako su vaši utezi umjereni u kilogramima, pomnožite ih sa 32 ft / s2 da ih pretvori u kilograme sile.
Još uvijek možete dobiti graf s ravnom linijom i ekstrapolirati vrijednost od k sa nagiba, čak i ako ne izvršite ove pretvorbe, ali vrijednost za k nalazit će se u pogrešnim jedinicama i bit će drugačija od one koju dobijete ako izvršite konverziju.
Nacrtajte dvije točke ili više
Za crtanje ravne linije trebate samo dvije točke, što znači da trebate izvršiti samo dva mjerenja. Dobro je ipak zaraditi više - barem tri ili četiri. Dodatna mjerenja su osiguranje. Ako ne padnu na crtu koju su stvorile izvorne dvije točke, nešto ne bi moglo biti u redu s oprugom ili utezima koje koristite.
Za iscrtavanje točaka, odložite oprugu vertikalno s kuke i snimite njeno produženje pomoću ravnala. Pričvrstite poznatu težinu slobodnom kraju i zabilježite novo proširenje. Razlika je x, Nakon što izračunate silu koju utječe na težinu, imate prvi bod (x1, F1). Nacrtajte različite točke promjenom težine i snimanjem novog nastavka. Kad završite s crtanjem bodova, povucite crtu kroz točke koja je najbliža svim njima.
Izmjerite nagib grafikona za produljenje sile
Općenito, nagib crte možete pronaći odabirom dviju točaka i formiranjem omjera uspona i trčanja između ove dvije točke. Ako je prva točka koju odaberete (x1, F1), a druga je točka (x2, F2), nagib linije je:
{nagib} = frak {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}
uz pretpostavku F2 je veća od F1.
To je vrijednost konstantne opruge, k, Unatoč znaku minus u jednadžbi zakona Hookes, k je pozitivan broj, jer je nagib u grafu Hookesova zakona pozitivan.
Imajte na umu da konstanta opruge ima jedinice sile / udaljenosti. U MKS sustavu, jedinice konstantne opruge su newton / metar. U CGS sustavu to su dine / centimetar. U carskom sustavu to su kilogrami sile (lbf) / stopalo.
Sada kada imate opružnu konstantu, možete točno predvidjeti koliko će se opruga raširiti ili stisnuti kad je podložite bilo kojoj sili.