Hvordan beregne Spring Force

Innhold

• advarsler

Som omtalt i Halliday og Resnicks “Fundamentals of Physcis”, sier Hookes lov at formelen som angår kraften en fjær utøver, som en funksjon av dens forskyvning fra likevektslengden, er kraften F = -kx. x her er et mål på forskyvningen av den frie enden av fjæren fra sin ubelastede, ubehandlede stilling. k er en proporsjonalitetskonstant som kalles "stivhet", og er spesifikk for hver vår. Minustegnet er foran fordi kraften som fjæren utøver er en "retur" kraft, noe som betyr at den motsetter seg forskyvningsretningen x, i et forsøk på å returnere fjæren til sin ubelastede stilling. Vårligningen gjelder vanligvis for forskyvning x i begge retninger - både tøyning og komprimering av forskyvning - selv om det kan være unntak. Hvis du ikke kjenner k for en spesifikk vår, kan du kalibrere våren med en vekt av kjent masse.

Bestem plasseringen av den frie enden av våren, hvis den henger løst - den andre enden er festet til noe solid som en vegg.

Bestem hvilken forskyvning x fra likevektsposisjonen du vil kjenne fjærkraften, måle den i meter.

Multipliser x for -k for å finne kraften som fjæren utøver for å prøve å gå tilbake til likevektsposisjonen. Hvis x er i meter og k er i kilogram per sekund-kvadrat, er kraft F i Newton, SI-enheten for kraft.

Hvis du ikke vet k, fortsett til neste trinn for å finne det.

Finn vårens proporsjonalitetskonstant k ved å henge en vekt med kjent masse m, helst i kilo, fra vårens frie ende, etter å ha plassert den vertikalt. Fra den resulterende forskyvningen, kan du bestemme k med forholdet k = -mg / x, hvor g er gravitasjonsakselerasjonskonstanten 9,80m / s ^ 2, der caret ^ indikerer eksponentiering.

For eksempel, hvis fjæren fortrenger x = 5 centimeter under en belastning på 5 kg, så er k = - 5 kg x 9,80 m / s ^ 2 / (-0,05m) = 980 kg / s ^ 2. Så da kan du deretter løse for sin gjenopprettingskraft F når forskyvningen x er, for eksempel, 10 cm, som følger F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10 m) = -9,8 Newton.

advarsler