Sadržaj
Kao što je raspravljano u "Osnovema fizike Halisneya i Resnicka", Hookeov zakon kaže da formula koja se odnosi na silu koju opruga djeluje, u funkciji pomicanja iz ravnotežne duljine, je sila F = -kx. x ovdje je mjera pomicanja slobodnog kraja opruge iz svog neopterećenog, neopterećenog položaja. k je konstanta proporcionalnosti koja se naziva "krutost" i specifična je za svako opruženje. Znak minus je ispred jer sila koju opruga djeluje je sila koja se vraća, što znači da se suprotstavlja smjeru pomicanja x, u nastojanju da oprugu vrati u svoje neopterećeno mjesto. Jednadžba opruge obično vrijedi za pomak x u oba smjera - i rastezanje i rastezanje - iako mogu biti izuzeci. Ako ne znate k za određeno proljeće, možete ga kalibrirati pomoću mase poznate mase.
Odredite položaj slobodnog kraja opruge, ako visi lagano - njegov drugi kraj pričvršćen je na nešto čvrsto poput zida.
Odredite koji pomak x iz ravnotežnog položaja želite znati sila opruge, mjereći ga u metrima.
Pomnožite x s -k da biste pronašli silu koju opruga pokušava pokušati vratiti u ravnotežni položaj. Ako je x u metrima, a k je u kilogramima po sekundarnom kvadratu, tada je sila F u Newtonima, SI jedinica za silu.
Ako ne znate k, prijeđite na sljedeći korak kako biste ga utvrdili.
Pronađite konstantu proporcije proporcije opruge k tako da objesite težinu poznate mase m, po mogućnosti u kilogramima, sa slobodnog kraja opruge, nakon što je postavite okomito. Iz rezultirajućeg pomaka možete odrediti k prema relaciji k = -mg / x, gdje je g konstanta gravitacijskog ubrzanja 9,80m / s ^ 2, gdje karet ^ označava eksponenciju.
Na primjer, ako opruga pomiče x = 5 centimetara pod opterećenjem od 5 kilograma, tada je k = - 5kg x 9,80 m / s ^ 2 / (-0,05m) = 980 kg / s ^ 2. Stoga se nakon toga možete riješiti njezine obnoviteljske sile F, kada je pomak x, recimo, 10cm, kako slijedi F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10m) = -9,8 Newtona.