Vsebina
Ko stisnete ali iztegnete vzmet, deluje sila, ki je nasprotna sili, ki jo izvajate, da se vrnete v ravnotežni položaj. Količina sile je značilna za vzmet in je predstavljena s konstanto vzmeti, k. Po zakonu Hookes je razmerje med podaljšanjem x in silo F je:
F = -kxZnak minus pomeni, da je sila, ki jo deluje vzmet, v nasprotni smeri od podaljška.
Razmerje med silo in podaljševanjem je linearno, kar pomeni, da če narišete graf sila proti podaljšanju, boste dobili ravno črto. Skozi izvor bo (x = 0; F = 0) in njen naklon bo enak vzmetni konstanti, k.
Pretvarjanje v silo
Najlažji način, da dobite vrednosti za graf zakona Hookes, je, da vzmet obesite s kavlje in pritrdite niz uteži, katerih vrednosti so znane. Teža pa se običajno meri v gramih ali kilogramih, kar je enota mase. Čeprav jih je enostavno pretvoriti v enote sile. Vse, kar morate storiti, je pomnožiti maso s pospeškom zaradi gravitacije, ki je v metričnem sistemu MKS 9,8 m / s2 v sistemu CGS pa 980 cm / s2. Če so vaše uteži umerjene v kilogramih, pomnožite z 32 ft / s2 da jih pretvori v kilograme sile.
Še vedno lahko dobite graf z ravno črto in ekstrapolirate vrednost k s pobočja, tudi če teh konverzij ne izvedete, ampak vrednost za k bo v napačnih enotah in bo drugačna vrednost od tiste, ki jo dobite, če opravite pretvorbo.
Narišite dve točki ali več
Za risanje ravne črte potrebujete le dve točki, kar pomeni, da morate opraviti le dve meritvi. Dobro je, če jih naredite več - vsaj tri ali štiri. Dodatne meritve so zavarovanja. Če ne padejo na črto, ki sta jo ustvarili izvirni dve točki, bi bilo nekaj narobe z vzmetjo ali z utežmi, ki jih uporabljate.
Za risanje točk spustite vzmet navpično s kljuke in s pomočjo ravnila posnemite njegov podaljšek. Na prosti konec pritrdite znano težo in posnemite novo pripono. Razlika je x. Ko izračunate silo, ki jo ima teža, imate svojo prvo točko (x1, F1). Narišite različne točke s spreminjanjem teže in snemanjem novega podaljška. Ko končate risanje točk, potegnite črto skozi točke, ki so najbližje vsem.
Izmerite naklon grafikona podaljšanja sile
Na splošno lahko nagib črte najdete tako, da izberete dve točki in oblikujete razmerje med vzponom in tekom med tema dvema točkama. Če je izbrana prva točka (x1, F1), druga točka pa je (x2, F2), naklon proge je:
{naklon} = frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}ob predpostavki F2 je večja od F1.
To je vrednost vzmetne konstante, k. Kljub znaku minus v enačbi zakona Hookes, k je pozitivno število, ker je naklon v grafu Hookesovega zakona pozitiven.
Upoštevajte, da ima vzmetna konstanta enote sile / razdalje. V sistemu MKS so vzmetne konstantne enote newtoni / meter. V sistemu CGS so to din / centimeter. V cesarskem sistemu so kilogrami sile (lbf) / stopalo.
Zdaj, ko imate vzmet konstantno, lahko natančno predvidete, koliko se bo vzmet raztegnila ali stisnila, ko jo boste podvrgli kakršni koli sili.