Sisältö
Kun puristat tai jatket jousta, se kohdistaa voiman, jota vastakkaisella voimalla yrität palata tasapainoasentoonsa. Voiman määrä on jouselle ominaista ja sitä edustaa jousvakio, K. Hookesin lain mukaan jatkamisen välinen suhde x ja pakottaa F on:
F = -kx
Miinusmerkki tarkoittaa, että jousen kohdistama voima on vastakkaiseen suuntaan kuin jatke.
Voiman ja pidennyksen välinen suhde on lineaarinen, mikä tarkoittaa, että jos piirrät voiman ja laajennuksen kuvaajan, saat suoran. Se kulkee alkuperä (x = 0; F = 0), ja sen kaltevuus on yhtä suuri kuin jousvakio, K.
Muunna pakkaukseksi
Helpoin tapa saada arvoja Hookes-lain kuvaajalle on ripustaa jousi koukusta ja kiinnittää sarja painoja, joiden arvot ovat tiedossa. Painot mitataan kuitenkin tyypillisesti grammoina tai kilogrammoina, jotka ovat massayksiköitä. On kuitenkin helppo muuntaa ne voimayksiköiksi. Ainoa mitä sinun täytyy tehdä, on kerrota massa painovoimasta johtuvalla kiihtyvyydellä, joka MKS-metrijärjestelmässä on 9,8 m / s2 ja CGS-järjestelmässä on 980 cm / s2. Jos painosi on kalibroitu puntaina, kerro 32 ft / s2 muuntaa ne kiloa voimaa.
Voit silti saada kuvaajan, jolla on suora viiva ja ekstrapoloida arvo K rinteestä, vaikka et tee näitä muunnoksia, mutta arvon K on väärässä yksikössä ja on eri arvo kuin se, jonka saat, jos muutat.
Suunnittele kaksi pistettä tai enemmän
Suoran viivan piirtämiseen tarvitset vain kaksi pistettä, mikä tarkoittaa, että sinun on tehtävä vain kaksi mittaa. On hyvä idea tehdä enemmänkin - ainakin kolme tai neljä. Lisämittaukset ovat vakuutus. Jos ne eivät putoa kahden alkuperäisen pisteen luomaan linjaan, jokin voi olla vialla jousella tai käyttämilläsi painoilla.
Pisteiden piirtämiseksi ripusta jousi pystysuoraan koukusta ja rekisteröi sen jatke viivaimella. Kiinnitä tunnettu paino vapaaseen päähän ja rekisteröi uusi laajennus. Ero on x. Kun olet laskenut painon kohdistaman voiman, sinulla on ensimmäinen piste (x1, F1). Piirrä eri kohdat muuttamalla painoa ja tallentamalla uusi laajennus. Kun olet valmis piirtämässä pisteitä, vedä viiva pisteiden läpi, jotka ovat lähinnä koskemaan niitä kaikkia.
Mittaa voimalaajennuskuvion kaltevuus
Yleensä löydät viivan kaltevuuden valitsemalla kaksi pistettä ja muodostamalla nousun ja juoksun suhde näiden kahden pisteen välillä. Jos ensimmäinen valitsemasi kohta on (x1, F1), ja toinen kohta on (x2, F2), viivan kaltevuus on:
{slope} = frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}olettaen että F2 on suurempi kuin F1.
Tämä on jousvakion arvo, K. Huolimatta miinusmerkistä Hookes-lain yhtälössä, K on positiivinen luku, koska Hookes-lain kuvaajan kaltevuus on positiivinen.
Huomaa, että jous vakiona on voima- / etäisyysyksiköt. MKS-järjestelmässä jousvakioyksiköt ovat newtonia / metri. CGS-järjestelmässä ne ovat dynejä / senttimetri. Imperiumin järjestelmässä ne ovat kiloa voimaa (lbf) / jalka.
Nyt kun jousvakio on vakio, voit ennustaa tarkalleen kuinka paljon jousi puristuu tai puristuu, kun kohdistat sen mihinkään voimaan.