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Comme discuté dans Halliday et Resnick«Principes fondamentaux de Physcis», la loi de Hooke stipule que la formule reliant la force exercée par un ressort, en fonction de son déplacement par rapport à sa longueur à l’équilibre,est la force F = -kx. x Voici une mesure du déplacement de l'extrémité libre du ressort de sa position non chargée, non contrainte. k est une constante de proportionnalité appelée"rigidité", et est spécifique à chaque printemps. Le signe moins est devant parce que la force exercée par le ressort est une force de «retour», ce qui signifies'oppose à la direction du déplacement x, dans le but de ramener le ressort dans sa position non chargée. L’équation du ressort est généralement valable pour le déplacement x dans les deux directions - les deuxet compresser le déplacement - bien qu'il puisse y avoir des exceptions. Si vous ne connaissez pas k pour un ressort spécifique, vous pouvez calibrer votre ressort en utilisant un poids de masse connue.
Déterminez la position de l'extrémité libre du ressort, si celle-ci est suspendue de manière lâche - son autre extrémité étant fixée à quelque chose de solide, tel qu'un mur.
Décidez quel déplacement x de la position d'équilibre vousvouloir connaître la force du ressort, en le mesurant en mètres.
Multipliez x par -k pour trouver la force exercée par le ressort pour essayer de revenir à sa position d'équilibre. Si x est dansmètres et k est exprimé en kilogrammes par seconde au carré, puis la force F est exprimée en newtons, l’unité SI de la force.
Si vous ne connaissez pas k, passez à l’étape suivante pour le déterminer.
Trouvez la constante de proportionnalité du ressort k en suspendant un poids de masse connue m, de préférence en kilogrammes, à l’extrémité libre du ressort, après l’avoir positionné verticalement.À partir du déplacement résultant, vous pouvez déterminer k par la relation k = -mg / x, où g est la constante d’accélération gravitationnelle de 9,80 m / s ^ 2, où le signe ^ indiqueexponentiation.
Par exemple, si le ressort déplace x = 5 centimètres sous une charge de 5 kilogrammes, alors k = - 5 kg x 9,80 m / s ^ 2 / (-0,05 m) = 980 kg / s ^ 2.Ainsi, vous pouvez ensuite résoudre sa force de rappel F lorsque le déplacement x est égal à 10 cm, comme suit F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10 m) = -9,8 Newtons.