Sisältö
Kuten Hallidayssa ja Resnickin ”Physcis-perusteissa” on keskusteltu, Hooken laissa todetaan, että kaava, joka kuvaa jousen kohdistamaa voimaa sen siirtymisen funktiona tasapainopituudestaan, on voima F = -kx. x tässä on jousen vapaan pään siirtymisen mittaamaton, kiristämätön asento. k on suhteellisuusvakio, jota kutsutaan "jäykkyydeksi", ja se on ominainen jokaiselle jouselle. Miinusmerkki on edessä, koska jousen käyttämä voima on ”palautusvoima”, mikä tarkoittaa, että se vastustaa siirtosuuntaa x, pyrkiessä palauttamaan jousen kuormittamattomaan asentoonsa. Jousiyhtälö pysyy yleensä siirtymisessä x molempiin suuntiin - sekä venytys- että puristussiirtymään -, vaikkakin voi olla poikkeuksia. Jos et tiedä k: tä tietylle jouselle, voit kalibroida jousi käyttämällä tunnetun massan painoa.
Määritä jousen vapaan pään sijainti, jos se roikkuu löysästi - sen toinen pää kiinnitetään johonkin kiinteään seinään.
Päätä, minkä siirtymän x tasapainotilasta haluat tietää jousivoiman mittaamalla sen metreinä.
Kerro x: lla -k löytääksesi voima, jonka jousi käyttää yrittämään palata tasapainoasentoonsa. Jos x on metreinä ja k on kilogrammoina sekunnissa neliö, niin voima F on newtonissa, SI-voimayksikkö.
Jos et tiedä k: tä, siirry seuraavaan vaiheeseen sen määrittämiseksi.
Löydä jousen suhteellisuusvakio k ripustamalla tunnetun massan m paino, mieluiten kilogrammoina, jousen vapaasta päästä sen jälkeen, kun se on asetettu pystysuoraan. Tuloksena olevasta siirtymästä voit määrittää k suhteella k = -mg / x, missä g on painovoimakiihtyvyysvakio 9,80m / s ^ 2, missä caret ^ osoittaa eksponentisaation.
Esimerkiksi, jos jousi siirtyy x = 5 senttimetriä 5 kilogramman kuormituksessa, niin k = - 5 kg x 9,80 m / s ^ 2 / (-0,05 m) = 980 kg / s ^ 2. Joten sitten voit myöhemmin ratkaista sen palautusvoiman F, kun siirtymä x on esimerkiksi 10 cm, seuraavasti: F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10 m) = -9,8 newtonia.