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Lorsque vous comprimez ou allongez un ressort, celui-ci exerce une force opposée à celle que vous exercez afin de revenir à sa position d'équilibre. La quantité de force est caractéristique du ressortet est représenté par la constante de printemps, k. Selon la loi Hookes, la relation entre extension X et force F est:
F = -kx
Le signe moins signifie que la force exercée par le ressort est dans la direction opposée à l'extension.
La relation entre force et extension est linéaire.ce qui signifie que si vous tracez un graphique force vs extension, vous obtiendrez une ligne droite. Il passera par l'origine (X = 0; F = 0), et sa pente sera égale à laconstante de printemps, k.
Convertir en force
Le moyen le plus simple d'obtenir les valeurs d'un graphique loi de Hookes consiste à suspendre le ressort à un crochet et à attacher une série de poids dont les valeurs sont connues.Cependant, les poids sont généralement mesurés en grammes ou en kilogrammes, qui sont des unités de masse. Il est facile de les convertir en unités de force, cependant. Tout ce que vous avez à faire est de multiplier la masse parl'accélération due à la gravité, qui dans le système métrique MKS est de 9,8 m / s2 et dans le système CGS est de 980 cm / s2. Si vos poids sont calibrés en livres, multipliez par 32 ft / s2 pour les convertir en kilos de force.
Vous pouvez toujours obtenir un graphique avec une ligne droite et extrapoler une valeur de k de la pente même si vous ne faites pas ces conversions,mais la valeur pour k seront dans les mauvaises unités et auront une valeur différente de celle que vous obtenez si vous effectuez la conversion.
Tracer deux points ou plus
Tracer une ligne droite,vous n'avez besoin que de deux points, ce qui signifie que vous ne devez effectuer que deux mesures. C'est une bonne idée d'en faire plus, au moins trois ou quatre. Les mesures supplémentaires sont une assurance.S'ils ne tombent pas sur la ligne créée par les deux points d'origine, il est possible que le ressort ou les poids que vous utilisez soient défectueux.
Pour tracer les points, suspendez leSoulever verticalement à partir d'un crochet et noter son extension à l'aide d'une règle. Associez un poids connu à l'extrémité libre et enregistrez la nouvelle extension. La différence est X. Aprèsvous calculez la force exercée par le poids, vous avez votre premier point (X1, F1). Tracez différents points en modifiant le poids et en enregistrant la nouvelle extension.Lorsque vous avez terminé de tracer des points, tracez une ligne entre les points les plus proches de tous les toucher.
Mesurer la pente du graphe d'extension de force
En général,vous pouvez trouver la pente d'une ligne en choisissant deux points et en formant un rapport entre la montée et la course entre ces deux points. Si le premier point que vous choisissez est (X1, F1), et le deuxième point est (X2, F2), la pente de la ligne est:
{pente} = frac {F_2 - F_1} {x_2 - x_1}en supposant F2 est plus grand que F1.
Ceci est la valeur de la constante de printemps, k. Malgré le signe moins dans l'équation de la loi de Hookes, k est un nombre positif, car la pente dans leLe graphique de la loi des crochets est positif.
Notez que la constante de ressort a des unités de force / distance. Dans le système MKS, les unités constantes de ressort sont newton / mètre. Dans le système CGS,ils sont dynes / centimètre. Dans le système impérial, ce sont des livres de force (lbF) /pied.
Maintenant que vous avez la constante de printemps, vous pouvez prédire exactement combienle ressort se distend ou se comprime lorsque vous le soumettez à une force quelconque.