Jousivakio ja sen yksikkö
Mitä tapahtuu, kun voimat vääristävät joustavia kappaleita? Yksinkertaisin esimerkki on kierrejousi, jonka muodonmuutosta voidaan kuvata jousivakiolla (mukaan lukien fyysinen yksikkö).
Kuinka paljon jousi vääntyy?
Puun oksat taivutetaan tuulen vaikutuksesta, tennismailat ovat lommoisia pallon iskusta. Monet esineet palaavat alkuperäiseen muotoonsa sen jälkeen, kun ne ovat muuttuneet ulkoisen voiman vaikutuksesta - ne ovat joustavia. Yksinkertaisin malli tällaisille muodonmuutoksille on kierrejouset:
- Tyypillinen koulukokeilu tällaisten jousien venyttämisen yhteydessä on erilaisten painojen kiinnittäminen ja vastaavan jatkeen mittaaminen.
- Jos kuvataan vaikuttava voima (se on painovoima tai painovoima) jatkoa vasten graafisesti, tuloksena on joustavat jouset lineaarinen suhde: voima F (yksikössä N newtonit) on verrannollinen laajennukseen s (yksikössä m metreinä tai cm senttimetreinä). Toisin sanoen: Jos esimerkiksi kaksinkertaistat kiinnitetyn painon, jousen jatke kaksinkertaistuu.
Muuten seuraava koskee voimaa F, jos se toimii painovoimana: F = m
* g, jossa m on kiinnitetyn kappaleen massa kilogrammoina ja g on painovoimasta johtuva kiihtyvyys (g = 9,81 m / s²).Jousivakio - määritelmä ja yksikkö
- Kuitenkin, kun kokeilet eri jousia, huomaat, että ne muuttuvat, kun paino kiinnitetään käyttäytyä eri tavalla: Jotkut höyhenet voidaan venyttää helposti (eli pienellä vaivalla), kun taas toisilla on vain suuret painot pieni vaikutus.
- Tässä tulee jousien materiaalinen ominaisuus, jota kutsutaan jousivakioksi. Tämä on voiman F ja polun jatkeen s suhde. Kaavan merkinnässä saat D = F / s, jossa D on jousivakio. Matemaattisesti D ei ole muuta kuin voiman ja venymän välisen suhteellisuuden vakio.
- Määritelmä antaa myös vakioiden yksikön, nimittäin newtonit metriä kohti (tai newtonit senttimetriä kohti), lyhennettynä N / m.
- Toisaalta, jos jousivakio D tiedetään, voiman ja venymän välinen suhde voidaan määrittää käyttämällä Hooken lakia. Seuraava pätee: F = D * s. Tämä laki koskee myös kappaleiden puristamista tai kiertymistä.
Englantilainen tutkija Robert Hooke käsitteli joustavaa käyttäytymistä ...
Kuitenkin: Jousivakio D on tietysti vain vakio jousen elastisella alueella ja Hooken laki pätee vain siellä. Jos venytät jousia liikaa, pääset muovialueelle. Jopa kuminauhat tai ilmapallot eivät noudata tiukasti tätä lakia.
