Kuinka laskea jousivakio

Kun puristat tai laajennat jousta, se käyttää voimaa, joka on vastoin voimaa, jota yrität palata tasapainotilaansa. Voiman määrä on tyypillinen jouselle ja sitä edustaa jousivakio, k. Mukaan Hooken laki, laajennuksen suhde x ja voima F On:

F = -kx

Miinusmerkki tarkoittaa, että jousen kohdistama voima on vastakkaiseen suuntaan kuin jatke.

Voiman ja laajennuksen suhde on lineaarinen, mikä tarkoittaa, että jos piirrät voiman vs. laajennuskaavio, saat suoran viivan. Se kulkee alkuperän (x = 0; F = 0), ja sen kaltevuus on yhtä suuri kuin jousivakio, k.

Muunna voimaksi

Helpoin tapa saada Hooken lakikaavion arvot on ripustaa jousi koukusta ja kiinnittää sarja painoja, joiden arvot ovat tunnettuja. Painot mitataan kuitenkin tyypillisesti grammoina tai kilogrammoina, jotka ovat massayksikköjä. Niiden muuntaminen voimayksiköiksi on kuitenkin helppoa.

Sinun tarvitsee vain kertoa massa painovoimasta johtuvalla kiihtyvyydellä, joka MKS-metrijärjestelmässä on 9,8 m / s2 ja CGS-järjestelmässä on 980 cm / s2. Jos painosi on kalibroitu paunoina, kerro se 32 jalalla / s2 muuntaa ne paunaksi.

Voit silti saada kuvaajan, jolla on suora viiva, ja ekstrapoloida arvon k rinteestä, vaikka et tekisi näitä konversioita, mutta arvo k on väärissä yksiköissä ja on eri arvo kuin arvo, jonka saat, jos teet muunnoksen.

Piirrä vähintään kaksi pistettä

Suoran piirtämiseksi tarvitset vain kaksi pistettä, mikä tarkoittaa, että sinun tarvitsee vain tehdä kaksi mittausta. On kuitenkin hyvä tehdä enemmän - ainakin kolme tai neljä. Lisämittaukset ovat vakuutuksia. Jos ne eivät putoa kahden alkuperäisen pisteen luomalle viivalle, jousessa tai käyttämissäsi painoissa voi olla jotain vikaa.

Pisteiden piirtämiseksi ripustetaan jousi pystysuoraan koukusta ja kirjataan sen jatke viivaimen avulla. Kiinnitä tunnettu paino vapaaseen päähän ja tallenna uusi jatke. Ero on x. Kun olet laskenut painon kohdistaman voiman, sinulla on ensimmäinen piste (x1, F1). Piirrä eri pisteitä muuttamalla painoa ja tallentamalla uusi laajennus. Kun olet piirtänyt pisteet, piirrä pisteiden läpi viiva, joka on lähinnä niitä kaikkia.

Mittaa voiman laajennuskaavion kaltevuus

Yleensä löydät viivan kaltevuuden valitsemalla kaksi pistettä ja muodostamalla a suhde nousu ja juoksu näiden kahden pisteen välillä. Jos ensimmäinen valitsemasi kohta on (x1, F1), ja toinen kohta on (x2, F2), viivan kaltevuus on:

\ text {slope} = \ frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}

Oletetaan F2 on suurempi kuin F1.

Tämä on jousivakion arvo, k. Hooken lain yhtälön miinusmerkistä huolimatta, k on positiivinen luku, koska Hooken lakikaavion kaltevuus on positiivinen.

Huomaa, että jousivakiossa on voimayksikköä / etäisyyttä. MKS-järjestelmässä jousivakioyksiköt ovat newtoneja / metri. CGS-järjestelmässä ne ovat dyniä / senttimetriä. Keisarillisessa järjestelmässä ne ovat voimaa (lbf) / jalka.

Nyt kun sinulla on jousivakio, voit ennustaa tarkalleen kuinka paljon jousi venyy tai puristuu, kun altistat sen voimalle.

  • Jaa
instagram viewer