Ketika Anda menekan atau memperpanjang pegas, pegas memberikan gaya yang berlawanan dengan gaya yang Anda berikan dalam upaya untuk kembali ke posisi setimbangnya. Jumlah gaya adalah karakteristik pegas dan diwakili oleh konstanta pegas, k. Berdasarkan hukum Hooke, hubungan antara ekstensi x dan memaksa F aku s:
F = -kx
Tanda minus menandakan bahwa gaya yang diberikan pegas berlawanan arah dengan ekstensi.
Hubungan antara gaya dan ekstensi adalah hubungan linier, yang berarti bahwa jika Anda memplot gaya vs. grafik ekstensi, Anda akan mendapatkan garis lurus. Ini akan melewati titik asal (x = 0; F = 0), dan kemiringannya akan sama dengan konstanta pegas, k.
Ubah ke Paksa
Cara termudah untuk mendapatkan nilai untuk graf hukum Hooke adalah dengan menangguhkan pegas dari sebuah kait dan melampirkan serangkaian bobot yang nilainya diketahui. Namun, berat biasanya diukur dalam gram atau kilogram, yang merupakan satuan massa. Sangat mudah untuk mengubahnya menjadi satuan kekuatan.
Yang harus Anda lakukan adalah mengalikan massa dengan percepatan gravitasi, yang dalam sistem metrik MKS adalah 9,8 m/s
2 dan dalam sistem CGS adalah 980 cm/s2. Jika bobot Anda dikalibrasi dalam pound, kalikan dengan 32 kaki/s2 untuk mengubahnya menjadi pon kekuatan.Anda masih bisa mendapatkan grafik dengan garis lurus dan mengekstrapolasi nilai k dari kemiringan meskipun Anda tidak melakukan konversi ini, tetapi nilai untuk k akan berada di unit yang salah dan akan menjadi nilai yang berbeda dari yang Anda peroleh jika Anda melakukan konversi.
Plot Dua Poin atau Lebih
Untuk membuat garis lurus, Anda hanya membutuhkan dua titik, yang berarti Anda hanya perlu membuat dua pengukuran. Namun, ada baiknya untuk membuat lebih banyak – setidaknya tiga atau empat. Pengukuran tambahan adalah asuransi. Jika mereka tidak jatuh pada garis yang dibuat oleh dua titik asli, mungkin ada yang salah dengan pegas atau dengan bobot yang Anda gunakan.
Untuk memplot titik-titiknya, gantung pegas secara vertikal dari kail dan catat perpanjangannya, menggunakan penggaris. Pasang bobot yang diketahui ke ujung bebas dan catat ekstensi baru. Perbedaannya adalah x. Setelah Anda menghitung gaya yang diberikan oleh berat, Anda memiliki titik pertama Anda (x1, F1). Plot titik yang berbeda dengan mengubah bobot dan merekam ekstensi baru. Setelah selesai merencanakan titik, buat garis melalui titik-titik yang paling dekat dengan menyentuh semuanya.
Ukur Kemiringan Grafik Perpanjangan Gaya
Secara umum, Anda dapat menemukan kemiringan garis dengan memilih dua titik dan membentuk a perbandingan dari kenaikan dan lari antara dua titik ini. Jika poin pertama yang Anda pilih adalah (x1, F1), dan titik kedua adalah (x2, F2), kemiringan garis adalah:
\text{slope}=\frac{F_2 - F_1}{x_2 - x_1}
Asumsi F2 lebih besar dari F1.
Ini adalah nilai konstanta pegas, k. Meskipun tanda minus dalam persamaan hukum Hooke, k adalah bilangan positif, karena gradien pada grafik hukum Hooke adalah positif.
Perhatikan bahwa konstanta pegas memiliki satuan gaya/jarak. Dalam sistem MKS, satuan konstanta pegas adalah newton/meter. Dalam sistem CGS, mereka adalah dyne/sentimeter. Dalam sistem kekaisaran, mereka adalah pon gaya (lbf) / kaki.
Sekarang setelah Anda memiliki konstanta pegas, Anda dapat memprediksi dengan tepat berapa banyak pegas yang akan mengembang atau tertekan saat Anda memberikan gaya apa pun.