Kada komprimirate ili produžite oprugu, ona djeluje silom suprotno od sile koju vršite u pokušaju da se vratite u svoj ravnotežni položaj. Količina sile karakteristična je za oprugu i predstavljena je konstantom opruge, k. Prema Hookeov zakon, odnos između produženja x i sila F je:
F = -kx
Znak minus označava da je sila koju opruga vrši u suprotnom smjeru od produžetka.
Odnos između sile i protezanja linearni je, što znači da ako ucrtate silu vs. graf produženja, dobit ćete ravnu crtu. Proći će kroz ishodište (x = 0; F = 0), a njegov nagib bit će jednak konstanti opruge, k.
Pretvori u Force
Najjednostavniji način za dobivanje vrijednosti za graf Hookeova zakona jest vješanje opruge s kuke i pričvršćivanje niza utega čije su vrijednosti poznate. Međutim, težine se obično mjere u gramima ili kilogramima, što su jedinice mase. Lako ih je pretvoriti u jedinice snage.
Sve što morate učiniti je pomnožiti masu s ubrzanjem uslijed gravitacije, što u metričkom sustavu MKS iznosi 9,8 m / s2 a u CGS sustavu iznosi 980 cm / s
Još uvijek možete dobiti graf s ravnom crtom i ekstrapolirati vrijednost od k s nagiba, čak i ako ne izvršite ove pretvorbe, već vrijednost za k bit će u pogrešnim jedinicama i bit će različite vrijednosti od one koju dobijete ako izvršite pretvorbu.
Zacrtajte dvije točke ili više
Da biste nacrtali ravnu crtu, trebaju vam samo dvije točke, što znači da samo trebate napraviti dva mjerenja. Dobro je ipak zaraditi više - barem tri ili četiri. Dodatna mjerenja su osiguranje. Ako ne padnu na liniju stvorenu od izvorne dvije točke, nešto može biti u redu s oprugom ili s utezima koje koristite.
Da biste nacrtali točke, oprugu okomito ovjesite s kuke i zabilježite njezin produžetak pomoću ravnala. Na slobodni kraj pričvrstite poznatu težinu i snimite novo produženje. Razlika je u tome x. Nakon što izračunate silu koja djeluje na teret, imate svoju prvu točku (x1, F1). Zacrtajte različite točke mijenjanjem težine i snimanjem novog produžetka. Kad završite s crtanjem točaka, povucite liniju kroz točke koja je najbliža dodiru svih.
Izmjerite nagib grafikona produženja sile
Općenito, nagib crte možete pronaći odabirom dviju točaka i oblikovanjem a omjer uspona i trčanja između ove dvije točke. Ako je prva točka koju odaberete (x1, F1), a druga točka je (x2, F2), nagib linije je:
\ text {nagib} = \ frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}
Pod pretpostavkom F2 je veći od F1.
Ovo je vrijednost opružne konstante, k. Unatoč predznaku minus u jednadžbi Hookeova zakona, k je pozitivan broj, jer je nagib u grafu Hookeova zakona pozitivan.
Imajte na umu da konstanta opruge ima jedinice snage / udaljenosti. U sustavu MKS jedinice konstantne opruge su njutni / metar. U CGS sustavu su dina / centimetar. U carskom sustavu oni su kilogrami sile (lbf) / stopalo.
Sada kada imate konstantu opruge, možete točno predvidjeti koliko će se opruga raširiti ili stisnuti kad je podvrgnete bilo kojoj sili.