Obsah
Ako sa uvádza v Halliday a Resnickových „Základy Physcisu“, Hookeov zákon uvádza, že vzorec týkajúci sa sily, ktorú pružina pôsobí, ako funkcia jej posunutia od jej rovnovážnej dĺžky, je sila F = -kx. x je miera posunu voľného konca pružiny z jej nezaťaženej, nestresnutej polohy. k je konštanta proporcionality nazývaná „tuhosť“ a je špecifická pre každú pružinu. Znak mínus je vpredu, pretože sila, ktorá pôsobí pružina, je „vratná“ sila, čo znamená, že je proti smeru posunu x, v snahe vrátiť pružinu do jej nezaťaženej polohy. Jarná rovnica zvyčajne platí pre posun x v obidvoch smeroch - ako pri napínaní, tak pri stlačovaní - aj keď môžu existovať výnimky. Ak nepoznáte k pre konkrétnu jar, môžete ju kalibrovať pomocou hmotnosti známej hmotnosti.
Určite polohu voľného konca pružiny, ak visí voľne - jej druhý koniec je pripevnený k niečomu pevnému ako stena.
Rozhodnite sa, aký posun x z rovnovážnej polohy chcete poznať pružinovú silu a zmerajte ju v metroch.
Násobením x by -k nájdite silu, ktorú pružina vyvíja, aby sa pokúsila vrátiť do svojej rovnovážnej polohy. Ak je x v metroch a k je v kilogramoch za sekundu na druhú, potom sila F je v Newtonoch, jednotka SI pre silu.
Ak nepoznáte k, prejdite na ďalší krok a určte ho.
Nájdite konštantu proporcionality k pružiny k zavesením závažia známej hmotnosti m, najlepšie v kilogramoch, z voľného konca pružiny po jej vertikálnom umiestnení. Z výsledného posunu môžete určiť k vzťahom k = -mg / x, kde g je gravitačná zrýchľovacia konštanta 9,80 m / s ^ 2, kde zástupný znak ^ označuje exponentiu.
Napríklad, ak sa pružina posunie pri zaťažení 5 kilogramov x = 5 centimetrov, potom k = - 5 kg x 9,80 m / s ^ 2 (-0,05 m) = 980 kg / s ^ 2. Takže potom môžete následne vyriešiť svoju obnovovaciu silu F, keď posun x je, povedzme, 10 cm, takto F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10 m) = -9,8 Newtonov.