De veerconstante en zijn eenheid
Wat gebeurt er als krachten elastische lichamen vervormen? Het eenvoudigste voorbeeld is een spiraalveer waarvan de vervorming kan worden beschreven met de veerconstante (inclusief de fysieke eenheid).
Hoeveel vervormt een veer?
Takken van bomen buigen door de kracht van de wind, tennisrackets worden ingedeukt door de slag op de bal. Veel objecten keren terug naar hun oorspronkelijke vorm nadat ze zijn vervormd door een externe kracht - ze zijn elastisch. Het eenvoudigste model voor dergelijke vervormingen zijn schroefveren:
- Een typisch schoolexperiment in verband met het strekken van dergelijke veren is het aanbrengen van verschillende gewichten en het meten van de respectieve verlenging.
- Als men de werkende kracht (het is de zwaartekracht of de zwaartekracht) grafisch uitzet tegen de verlenging, resulteert dit in elastische veren een lineair verband: de kracht F (in de eenheid N voor newton) is evenredig met de extensie s (in de eenheid m voor meters of cm voor centimeters). Met andere woorden: als u bijvoorbeeld het aangekoppelde gewicht verdubbelt, wordt de verlenging van de veer ook verdubbeld.
Voor de kracht F geldt overigens het volgende, als deze als zwaartekracht werkt: F = m * g, waarbij m de massa van het bevestigde lichaam in kilogram is en g de versnelling door de zwaartekracht is (g = 9,81 m / s²).
Veerconstante - definitie en eenheid
- Wanneer u echter met verschillende veren experimenteert, zult u merken dat ze veranderen wanneer er een gewicht aan wordt bevestigd gedragen zich anders: sommige veren kunnen gemakkelijk (d.w.z. met weinig inspanning) worden uitgerekt, terwijl andere alleen grote gewichten hebben weinig uitwerking.
- Dit is waar een materiaaleigenschap van deze veren in het spel komt, die de veerconstante wordt genoemd. Dit is de relatie tussen de uitgeoefende kracht F en de padverlenging s. In formulenotatie krijg je D = F / s, waarbij D de veerconstante is. Wiskundig gezien is D niets meer dan de evenredigheidsconstante tussen kracht en rek.
- De definitie geeft ook de eenheid van de constanten, namelijk Newton per meter (of Newton per centimeter), afgekort tot N/m.
- Omgekeerd, als de veerconstante D bekend is, kan de relatie tussen kracht en rek worden bepaald met behulp van de wet van Hooke. Hierbij geldt: F = D * s. Deze wet is ook van toepassing op het samendrukken of draaien van lichamen.
De Engelse onderzoeker Robert Hooke hield zich bezig met het elastische gedrag ...
Echter: De veerconstante D is natuurlijk alleen constant in het elastische bereik van de veer en alleen daar geldt de wet van Hooke. Als je veren overstrekt, kom je in het plastic gebied. Zelfs elastiekjes of ballonnen houden zich niet strikt aan deze wet.
