תוֹכֶן
כשאתה דוחס או מאריך קפיץ הוא מפעיל כוח מול הכוח שאתה מפעיל במאמץ לחזור למצב שיווי המשקל שלו. כמות הכוח אופיינית לקפיץ ומיוצגת על ידי קבוע הקפיץ, k. על פי חוק הוקס, הקשר בין הארכה איקס וכוח ו פועל עזר לגוף שני:
F = -kxסימן המינוס מסמן שהכוח שמפעיל הקפיץ הוא בכיוון ההפוך לשלוחה.
הקשר בין כוח להארכה הוא זה ליניארי, מה שאומר שאם אתה מתווה גרף כוח לעומת הארכה, תקבל קו ישר. זה יעבור במקור (איקס = 0; ו = 0), והשיפוע שלה יהיה שווה לקבוע הקפיץ, k.
המרה לכוח
הדרך הקלה ביותר להשיג ערכים עבור גרף חוק ה- Hookes היא להשעות את הקפיץ מהוו ולחבר סדרת משקלים שערכיהם ידועים. עם זאת, המשקולות נמדדות בדרך כלל בגרמים או קילוגרמים, שהם יחידות מסה. עם זאת קל להמיר אותם ליחידות כוח. כל שעליכם לעשות הוא להכפיל את המסה בתאוצה כתוצאה מכוח הכבידה, אשר במערכת המטרית MKS היא 9.8 מ / ש.2 ובמערכת CGS היא 980 ס"מ / שניות2. אם המשקולות שלך מכוילות בקילוגרמים, הכפל ב - 32 ft / s2 להמיר אותם לקילוגרמים של כוח.
אתה עדיין יכול לקבל גרף עם קו ישר ולחלץ ערך של k מהמורד גם אם אינך מבצע את ההמרות הללו, אלא את הערך עבור k יהיה ביחידות הלא נכונות ויהיה ערך שונה מזה שאתה משיג אם תבצע את ההמרה.
מגרש שתי נקודות ומעלה
כדי לשרטט קו ישר, אתה צריך רק שתי נקודות, מה שאומר שאתה צריך רק לבצע שתי מדידות. רעיון טוב לעשות יותר, אם כי - לפחות שלושה או ארבעה. המדידות הנוספות הן ביטוח. אם הם לא נופלים על הקו שנוצר על ידי שתי הנקודות המקוריות, משהו עלול להיות לא בסדר עם הקפיץ או עם המשקולות שבהם אתה משתמש.
כדי לשרטט את הנקודות, השעינו את הקפיץ בצורה אנכית מהוו ותיעדו את הרחבתו בעזרת סרגל. צרף משקל ידוע לקצה החופשי ותיעד את הסיומת החדשה. ההבדל הוא איקס. לאחר שחישבת הכוח המופעל על ידי המשקל, יש לך את הנקודה הראשונה שלך (איקס1, ו1). זממו נקודות שונות על ידי שינוי המשקל והקלטת התוסף החדש. כשתסיים לתכנן נקודות, צייר קו דרך הנקודות הקרובות ביותר לגעת בכולן.
מדוד את השיפוע של גרף הארכת הכוח
באופן כללי, אתה יכול למצוא את שיפוע הקו על ידי בחירת שתי נקודות ויצירת יחס של העלייה והריצה בין שתי הנקודות הללו. אם הנקודה הראשונה שתבחר היא (איקס1, ו1), והנקודה השנייה היא (איקס2, ו2), שיפוע הקו הוא:
{slope} = frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}בהנחה ו2 גדול מ ו1.
זה הערך של קבוע הקפיץ, k. למרות סימן המינוס במשוואת חוק הוקס, k הוא מספר חיובי מכיוון שהשיפוע בגרף חוק הוקס חיובי.
שימו לב שלקבוע הקפיץ יש יחידות כוח / מרחק. במערכת MKS היחידות הקבועות של האביב הן ניוטון / מטר. במערכת ה- CGS הם Dynes / סנטימטר. במערכת הקיסרית הם קילוגרמים של כוח (£ו) /כף רגל.
עכשיו כשיש לך את הקפיץ קבוע, אתה יכול לחזות בדיוק כמה הקפיץ יפריע או ידחס כשאתה יכפוף אותו לכוח כלשהו.