כשאתה דוחס או מאריך קפיץ, הוא מפעיל כוח מול הכוח שאתה מפעיל במטרה לחזור למצב שיווי המשקל שלו. כמות הכוח אופיינית לקפיץ ומיוצגת על ידי קבוע הקפיץ, k. לפי חוק הוק, הקשר בין הרחבה איקס וכוח F הוא:
F = -kx
סימן המינוס מסמל שהכוח שמפעיל הקפיץ הוא בכיוון ההפוך אל הרחבה.
הקשר בין כוח להארכה הוא קשר לינארי, כלומר אם אתה מתווה כוח לעומת גרף הרחבה, תקבל קו ישר. זה יעבור דרך המקור (איקס = 0; F = 0), ושיפועו יהיה שווה לקבוע הקפיץ, k.
להמיר לכוח
הדרך הקלה ביותר להשיג ערכים עבור גרף החוק של הוק היא להשעות את הקפיץ מוו ולהצמיד סדרה של משקלים שערכיהם ידועים. עם זאת, המשקלים נמדדים בדרך כלל בגרמים או קילוגרמים, שהם יחידות מסה. עם זאת קל להמיר אותם ליחידות כוח.
כל שעליך לעשות הוא להכפיל את המסה בתאוצה עקב כוח המשיכה, אשר במערכת המטרית MKS היא 9.8 מ / ש2 ובמערכת CGS הוא 980 ס"מ לשנייה2. אם המשקלים שלך מכוילים בקילוגרמים, הכפל ב 32 רגל לשנייה2 להמיר אותם לקילו כוח.
אתה עדיין יכול לקבל גרף עם קו ישר ולהקצין ערך של k מהמדרון גם אם לא מבצעים את ההמרות האלה, אלא את הערך עבור k יהיה ביחידות הלא נכונות ויהיה ערך שונה מזה שתשיג אם תבצע את ההמרה.
זממו שתי נקודות ומעלה
כדי לשרטט קו ישר, אתה צריך רק שתי נקודות, מה שאומר שאתה רק צריך לעשות שתי מדידות. זה רעיון טוב להכין יותר, אם כי - לפחות שלושה או ארבעה. המידות הנוספות הן ביטוח. אם הם לא נופלים על הקו שנוצר על ידי שתי הנקודות המקוריות, משהו יכול להיות לא בסדר בקפיץ או במשקולות שבהם אתה משתמש.
כדי לתכנן את הנקודות, השעו את הקפיץ בצורה אנכית מוו והקליטו את הרחבה שלו בעזרת סרגל. צרף משקל ידוע לקצה החופשי והקליט את התוסף החדש. ההבדל הוא איקס. לאחר שתחשב את הכוח שמפעיל המשקל, יש לך את הנקודה הראשונה שלך (איקס1, F1). זממו נקודות שונות על ידי שינוי המשקל והקלטת התוסף החדש. כשתסיים לתכנן נקודות, צייר קו דרך הנקודות שהכי קרובות לגעת בכולן.
מדוד את שיפוע גרף הארכת הכוח
באופן כללי, אתה יכול למצוא את שיפוע הקו על ידי בחירת שתי נקודות ויצירת a יַחַס של העלייה והריצה בין שתי הנקודות הללו. אם הנקודה הראשונה שתבחר היא (איקס1, F1הנקודה השנייה היא (איקס2, F2), שיפוע הקו הוא:
\ text {slope} = \ frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}
בהנחה F2 גדול מ- F1.
זה הערך של קבוע הקפיץ, k. למרות סימן המינוס במשוואת החוק של הוק, k הוא מספר חיובי, מכיוון שהשיפוע בגרף החוק של הוק חיובי.
שימו לב שלקבוע הקפיץ יש יחידות כוח / מרחק. במערכת MKS, יחידות הקבע הקבועות הן ניוטון / מטר. במערכת CGS הם שושנים / סנטימטר. במערכת הקיסרית הם קילוגרמים של כוח (lb.f) /כף רגל.
כעת, כשיש לך את הקפיץ הקבוע, אתה יכול לחזות בדיוק עד כמה הקפיץ יתפשט או יתכווץ כאשר אתה מכניס אותו לכוח כלשהו.