ค่าคงที่สปริงและหน่วยของมัน

สปริงเสียรูปเท่าไหร่?

กิ่งไม้งอตามแรงลม ไม้เทนนิสเว้าแหว่งจากแรงกระแทกที่ลูกบอล วัตถุจำนวนมากจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมหลังจากถูกทำให้เสียรูปด้วยแรงภายนอก - พวกมันยืดหยุ่นได้ รูปแบบที่ง่ายที่สุดสำหรับการเสียรูปดังกล่าวคือคอยล์สปริง:

• การทดลองในโรงเรียนโดยทั่วไปเกี่ยวกับการยืดตัวของสปริงดังกล่าวคือการใส่ตุ้มน้ำหนักที่แตกต่างกันและวัดส่วนขยายตามลำดับ
• หากคำนวณแรงกระทำ (เป็นแรงโน้มถ่วงหรือแรงโน้มถ่วง) เทียบกับส่วนขยายแบบกราฟิก จะส่งผลให้สปริงยืดหยุ่นได้ ความสัมพันธ์เชิงเส้น: แรง F (ในหน่วย N สำหรับนิวตัน) เป็นสัดส่วนกับส่วนขยาย s (ในหน่วย m สำหรับเมตร หรือ cm สำหรับเซนติเมตร) กล่าวอีกนัยหนึ่ง: หากคุณเพิ่มน้ำหนักเป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่น ส่วนขยายของสปริงจะเพิ่มเป็นสองเท่า

อนึ่ง สิ่งต่อไปนี้ใช้กับแรง F หากทำหน้าที่เป็นแรงโน้มถ่วง F = m _* g โดยที่ m คือมวลของวัตถุที่แนบมาเป็นกิโลกรัม และ g คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g = 9.81 m / s²)

ค่าคงที่สปริง - ความหมายและหน่วย

• อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณทดลองกับสปริงต่างๆ คุณจะพบว่าสปริงเปลี่ยนไปเมื่อใส่ตุ้มน้ำหนัก มีพฤติกรรมแตกต่างออกไป: ขนบางชนิดสามารถยืดออกได้ง่าย (เช่น ใช้แรงเพียงเล็กน้อย) ในขณะที่บางขนมีน้ำหนักมากเท่านั้น ผลเล็กน้อย


กฎของฮุค - คำอธิบาย

นักวิจัยชาวอังกฤษ Robert Hooke จัดการกับพฤติกรรมยืดหยุ่น ...

• นี่คือที่มาของคุณสมบัติทางวัสดุของสปริงเหล่านี้ ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่สปริง นี่คือความสัมพันธ์ระหว่างแรง F ที่ใช้กับส่วนขยายเส้นทาง s ในสัญกรณ์สูตร คุณจะได้ D = F / s โดยที่ D คือค่าคงที่สปริง ในทางคณิตศาสตร์ D ไม่มีอะไรมากไปกว่าค่าคงที่ของสัดส่วนระหว่างแรงกับการยืดตัว
• คำจำกัดความยังให้หน่วยของค่าคงที่ กล่าวคือ นิวตันต่อเมตร (หรือนิวตันต่อเซนติเมตร) ย่อมาจาก N / m
• ในทางกลับกัน หากทราบค่าคงที่สปริง D แล้ว ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการยืดตัวสามารถกำหนดได้โดยใช้กฎของฮุก เงื่อนไขต่อไปนี้: F = D _* NS. กฎหมายนี้ยังใช้กับการบีบอัดหรือบิดตัว

อย่างไรก็ตาม: ค่าคงที่สปริง D เป็นค่าคงที่ในช่วงยืดหยุ่นของสปริงเท่านั้น และกฎของฮุกก็มีผลบังคับใช้ที่นั่นเท่านั้น หากคุณยืดสปริงเกิน คุณจะเข้าไปในพื้นที่พลาสติก แม้แต่แถบยางหรือลูกโป่งก็ไม่ปฏิบัติตามกฎหมายนี้อย่างเคร่งครัด