Keď stlačíte alebo roztiahnete pružinu, vyvinie silu opačnú k sile, ktorú vyvíjate v snahe vrátiť sa do svojej rovnovážnej polohy. Veľkosť sily je charakteristická pre pružinu a je vyjadrená konštantou pružiny, k. Podľa Hookeov zákonvzťah medzi rozšírením X a silou F je:
F = -kx
Značka mínus znamená, že sila vyvinutá pružinou je v opačnom smere ako predĺženie.
Vzťah medzi silou a predĺžením je lineárny, čo znamená, že ak vykreslíte silu vs. rozširovací graf, dostanete rovnú čiaru. Bude prechádzať pôvodom (X = 0; F = 0) a jeho sklon sa bude rovnať jarnej konštante, k.
Premeniť na Silu
Najjednoduchší spôsob, ako získať hodnoty pre graf Hookovho zákona, je zavesiť pružinu z háku a pripevniť sériu váh, ktorých hodnoty sú známe. Hmotnosti sa však zvyčajne merajú v gramoch alebo kilogramoch, čo sú jednotky hmotnosti. Je ľahké ich však premeniť na jednotky sily.
Musíte iba vynásobiť hmotnosť gravitačným zrýchlením, ktoré je v metrickom systéme MKS 9,8 m / s.2 a v systéme CGS je 980 cm / s2. Ak sú vaše hmotnosti kalibrované v librách, vynásobte ich rýchlosťou 32 ft / s
2 premeniť ich na kilogramy sily.Stále môžete získať graf s priamkou a extrapolovať hodnotu k zo svahu, aj keď neurobíte tieto prepočty, ale hodnotu pre k bude v nesprávnych jednotkách a bude mať inú hodnotu ako tá, ktorú získate, ak urobíte konverziu.
Vyneste dva alebo viac bodov
Na zakreslenie priamky potrebujete iba dva body, čo znamená, že stačí urobiť dve merania. Je dobrý nápad vyrobiť viac - minimálne tri alebo štyri. Dodatočné merania sú poistné. Ak nespadajú na čiaru vytvorenú pôvodnými dvoma bodmi, môže byť niečo zle s pružinou alebo váhami, ktoré používate.
Na vykreslenie bodov zaveste pružinu zvisle na háčik a pomocou pravítka zaznamenajte jej predĺženie. Na voľný koniec pripevnite známu váhu a zaznamenajte nový nástavec. Rozdiel je X. Po výpočte sily vyvíjanej hmotnosťou máte prvý bod (X1, F1). Vykreslite rôzne body zmenou hmotnosti a zaznamenaním nového rozšírenia. Po dokončení vykreslenia bodov nakreslite čiaru medzi bodmi, ktorá sa najbližšie k dotyku všetkých dotýka.
Zmerajte sklon grafu rozšírenia sily
Všeobecne môžete nájsť sklon priamky výberom dvoch bodov a vytvorením a pomer nárastu a priebehu medzi týmito dvoma bodmi. Ak je prvý bod, ktorý si vyberiete, (X1, F1) a druhý bod je (X2, F2), sklon trate je:
\ text {sklon} = \ frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}
Za predpokladu F2 je väčšie ako F1.
Toto je hodnota pružinovej konštanty, k. Napriek znamienku mínus v rovnici Hookeovho zákona, k je kladné číslo, pretože sklon v grafe Hookeovho zákona je pozitívny.
Pamätajte, že konštanta pružiny má jednotky sily / vzdialenosti. V systéme MKS sú jednotky pružinovej konštanty newton / meter. V systéme CGS sú to dyny / centimeter. V cisárskom systéme sú to kilogramy sily (lb.f) / noha.
Teraz, keď máte pružinovú konštantu, môžete presne predpovedať, o koľko sa pružina roztiahne alebo stlačí, keď na ňu pôsobíte akoukoľvek silou.