Съдържание
Както беше обсъдено в „Основи на физиката на Халидей и Реник“, законът на Хук гласи, че формулата, свързана със силата, която пружината упражнява, като функция на нейното изместване от равновесната й дължина, е сила F = -kx. x тук е мярка за изместване на свободния край на пружината от нейното разтоварено, ненапрегнато положение. k е константа на пропорционалност, наречена "твърдост" и е специфична за всяка пружина. Знакът минус е отпред, тъй като силата, която упражнява пружината, е „връщаща се“ сила, което означава, че се противопоставя на посоката на изместване x, в опит да върне пружината в своето разтоварено положение. Пружинното уравнение обикновено важи за изместване x в двете посоки - както разтягане, така и притискане на преместването - въпреки че може да има изключения. Ако не знаете k за конкретна пружина, можете да калибрирате пружината си с помощта на тегло с известна маса.
Определете положението на свободния край на пружината, ако виси свободно - другият му край е прикрепен към нещо твърдо като стена.
Решете какво изместване x от равновесното положение, което искате да знаете силата на пружината, измервайки я в метри.
Умножете x по -k, за да намерите силата, която пружината упражнява, за да се опита да се върне в равновесното си положение. Ако x е в метри и k е в килограми на секунда-квадрат, тогава силата F е в нютони, единицата SI за сила.
Ако не знаете k, преминете към следващата стъпка, за да го определите.
Намерете константата на пропорционалност на пружината k, като окачите тегло от известна маса m, за предпочитане в килограми, от свободния край на пружината, след като я поставите вертикално. От полученото изместване можете да определите k по отношение k = -mg / x, където g е гравитационната константа на ускорение 9.80m / s ^ 2, където каретата ^ показва експоненция.
Например, ако пружината измества х = 5 сантиметра при товар от 5 килограма, тогава к = - 5 кг х 9,80 м / с ^ 2 / (-0,05 м) = 980 кг / с ^ 2. Така че впоследствие можете да решите за възстановяващата му сила F, когато изместването x е, да речем, 10 cm, както следва F = (-980 kg / s ^ 2) (0.10m) = -9.8 Newtons.