스프링을 압축하거나 확장하면 평형 위치로 돌아 가기 위해 가하는 힘과 반대되는 힘을가합니다. 힘의 양은 스프링의 특징이며 스프링 상수로 표현됩니다. 케이. 에 따르면 Hooke의 법칙, 확장 간의 관계 엑스 그리고 힘 에프 is :
F = -kx
마이너스 기호는 스프링이 가하는 힘이 확장과 반대 방향임을 나타냅니다.
힘과 확장 사이의 관계는 선형 관계입니다. 즉, 힘 대. 확장 그래프, 당신은 직선을 얻을 것입니다. 원점 (엑스 = 0; 에프 = 0), 기울기는 스프링 상수와 동일합니다. 케이.
힘으로 변환
Hooke의 법칙 그래프에 대한 값을 얻는 가장 쉬운 방법은 후크에서 스프링을 매달고 값이 알려진 일련의 가중치를 부착하는 것입니다. 그러나 무게는 일반적으로 질량 단위 인 그램 또는 킬로그램으로 측정됩니다. 하지만 힘의 단위로 변환하는 것은 쉽습니다.
여러분이해야 할 일은 질량에 중력으로 인한 가속도를 곱하는 것입니다. MKS 미터법에서는 9.8m / s입니다.2 CGS 시스템에서 980cm / s2. 무게가 파운드 단위로 보정 된 경우 32ft / s를 곱하십시오.2 힘의 파운드로 변환합니다.
여전히 직선이있는 그래프를 얻고 다음 값을 외삽 할 수 있습니다. 케이 이러한 변환을 수행하지 않더라도 기울기에서 케이 잘못된 단위로 표시되며 변환을 수행하면 얻은 값과 다른 값이됩니다.
두 점 이상 플로팅
직선을 그리려면 두 점만 필요합니다. 즉, 두 측정. 그래도 더 많이 만드는 것이 좋습니다. 적어도 3 ~ 4 개는 요. 추가 측정은 보험입니다. 원래 두 점으로 만든 선에 떨어지지 않으면 사용중인 스프링이나 가중치에 문제가있을 수 있습니다.
포인트를 플로팅하려면 스프링을 후크에서 수직으로 매달고 눈금자를 사용하여 확장을 기록합니다. 알려진 무게를 자유 끝 부분에 부착하고 새 확장을 기록합니다. 차이점은 엑스. 무게가 가하는 힘을 계산 한 후 첫 번째 포인트 (엑스1, 에프1). 가중치를 변경하고 새 확장을 기록하여 다른 점을 플로팅합니다. 포인트 플로팅을 마치면 모든 포인트에 가장 가까운 포인트를 통과하는 선을 그립니다.
힘 확장 그래프의 기울기 측정
일반적으로 두 점을 선택하고 선의 기울기를 찾을 수 있습니다. 비율 이 두 지점 사이의 상승과 달리기. 선택한 첫 번째 포인트가 (엑스1, 에프1), 두 번째 점은 (엑스2, 에프2), 선의 기울기는 다음과 같습니다.
\ text {slope} = \ frac {F_2-F_1} {x_2-x_1}
가정 에프2 보다 크다 에프1.
이것은 스프링 상수의 값입니다. 케이. Hooke의 법칙 방정식의 마이너스 기호에도 불구하고 케이 Hooke의 법칙 그래프의 기울기가 양수이므로 양수입니다.
스프링 상수에는 힘 / 거리 단위가 있습니다. MKS 시스템에서 스프링 상수 단위는 뉴턴 / 미터입니다. CGS 시스템에서는 다인 / 센티미터입니다. 제국 시스템에서 그들은 파운드의 힘 (lb에프) / foot.
이제 스프링 상수가 있으므로 스프링에 힘을 가할 때 스프링이 얼마나 팽창하거나 압축되는지 정확히 예측할 수 있습니다.