Як знайти коефіцієнт жорсткості пружини

Як знайти коефіцієнт жорсткості пружини

З точки зору класичної фізики пружину можна назвати пристроєм, який накопичує потенційну енергію шляхом зміни відстані між атомами матеріалу, з якого ця пружина зроблена. За виглядом навантаження пружини диференціюються на: пружини стиснення, пружини вигину, пружини кручення та пружини розтягнення. При характеристиці кожної такої пружини важливе значення приділяється коефіцієнту її жорсткості.

Вам знадобиться

  • - пружина;
  • - лінійка;
  • - вантаж;
  • - ручка;
  • - зошит;
  • - калькулятор.

Інструкція

деформаціїпружини1. Зверніть увагу на те, що при виникає сила, яка прагне відновити початкові розміри і форму даного тіла. Ця сила спричинена електромагнітним впливом, що виникає між атомами і молекулами речовини, з якої зроблена пружина. Ця сила називається силою пружності. Найпростіший вигляд - і стиснення.деформаціярозтягнення


2. Закріпіть вертикально один кінець пружини, другий же її кінець залиште вільним. Потім лінійкою виміряйте довжину даної пружини: отриманий результат запишіть у зошиті, позначивши його х1.

3. Підвісьте на вільний кінець пружини стограмовий вантаж і повторно вимірюйте її довжину. Отриманий під час вимірювання результат запишіть у зошит, позначивши його х2.

4. Розрахуйте абсолютне подовження стрижня, яке являє собою різницю між х2 і х1. При невеликих розтягненнях або стисненнях пружини сила пружності є пропорційною деформації: вона спрямована в протилежний бік від переміщення частинок тіла при деформації. Тобто, Fупр = |kx|, де k і є коефіцієнтом жорсткості. Це співвідношення висловлює суть закону Гука. А значить, щоб знайти коефіцієнт жорсткості пружини, слід силу розтягнення тіла розділити на подовження даної пружини.

5. Не знаючи, чому дорівнює сила розтягнення пружини, неможливо вирахувати коефіцієнт її жорсткості, тому знайдіть силу розтягнення. Сила пружності або розтягнення зрівноважує силу тяжкості, що діє на підвішений вантаж. Ця сила виникає виключно при деформації тіла. Отже, Fупр = - N = -mg. Звідси випливає, що mg = kx. Отже, k = mg/x. Підставте відомі значення у формулу і розрахуйте коефіцієнт жорсткості пружини.