Vzmetna konstanta in njena enota
Kaj se zgodi, ko sile deformirajo elastična telesa? Najenostavnejši primer je spiralna vzmet, katere deformacijo lahko opišemo s konstanto vzmeti (vključno s fizično enoto).
Koliko se vzmet deformira?
Veje dreves se upogibajo s silo vetra, teniški loparji se udarijo zaradi udarca po žogi. Mnogi predmeti se po deformaciji z zunanjo silo vrnejo v prvotno obliko - so elastični. Najpreprostejši model za takšne deformacije so tuljave:
- Tipičen šolski poskus v zvezi z raztezanjem takšnih vzmeti je pritrjevanje različnih uteži in merjenje ustreznega podaljška.
- Če grafično narišete delujočo silo (to je gravitacijska sila ali sila gravitacije) proti podaljšku, to povzroči elastične vzmeti linearno razmerje: sila F (v enoti N za newtone) je sorazmerna s podaljškom s (v enoti m za metre ali cm za centimetre). Z drugimi besedami: če na primer podvojite pritrjeno težo, se podvoji tudi podaljšek vzmeti.
Mimogrede, velja za silo F, če deluje kot gravitacijska sila: F = m * g, kjer je m masa pritrjenega telesa v kilogramih in g pospešek zaradi teže (g = 9,81 m / s²).
Vzmetna konstanta - definicija in enota
- Ko pa eksperimentirate z različnimi vzmetmi, boste ugotovili, da se spremenijo, ko je pritrjena utež se obnašajo drugače: Nekatera perja se zlahka raztegnejo (tj. z malo napora), druga pa imajo le velike teže majhen učinek.
- Tu nastopi materialna lastnost teh vzmeti, ki jo imenujemo vzmetna konstanta. To je razmerje med uporabljeno silo F in podaljškom poti s. V zapisu formule dobite D = F / s, kjer je D konstanta vzmeti. Matematično D ni nič drugega kot konstanta sorazmernosti med silo in raztezkom.
- Opredelitev podaja tudi enoto konstant, in sicer Newtonov na meter (ali Newtonov na centimeter), skrajšano na N / m.
- Nasprotno, če je znana vzmetna konstanta D, potem lahko razmerje med silo in raztezkom določimo s pomočjo Hookejevega zakona. Velja naslednje: F = D * s. Ta zakon velja tudi za stiskanje ali zvijanje teles.
Angleški raziskovalec Robert Hooke se je ukvarjal z elastičnim vedenjem ...
Vendar: Vzmetna konstanta D je seveda konstantna le v območju elastičnosti vzmeti in Hookov zakon velja le tam. Če pretirano raztegnete vzmeti, pridete v plastično območje. Tudi gumijasti trakovi ali baloni ne upoštevajo strogo tega zakona.
