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. По виду сприйманого навантаження пружини диференціюються на: пружини стиснення, пружини вигину, пружини кручення і пружини розтягування. При характеристиці кожної такої пружини важливе значення приділяється коефіцієнту її жорсткості.


Вам знадобиться

— пружина;
- Лінійка;
- Вантаж;
- Ручка;
- Зошит;
- Калькулятор.

Інструкція

  1. Зверніть увагу на те, що при деформації пружини виникає сила, яка прагне відновити початкові розміри і форму даного тіла. Дана сила викликана електромагнітним впливом, що виникають між атомами і молекулами речовини, з якого зроблена пружина. Ця сила називається силою пружності. Найпростіший вид — деформація розтягування і стиснення.
  2. Закріпіть вертикально один кінець пружини, другий же її кінець залиште вільним. Потім лінійкою виміряйте довжину даної пружини: отриманий результат запишіть в зошити, позначивши його х1.
  3. Підвісьте на вільний кінець пружини стограмовий вантаж і повторно виміряйте її довжину. Отриманий в ході вимірювання результат запишіть в зошит, позначивши його х2.
  4. Розрахуйте абсолютну подовження стрижня, яке являє собою різницю між х2 і х1. При невеликих розтягненнях або стиснення 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 виражає суть закону Гука. А значить, щоб знайти коефіцієнт жорсткості пружини, слід силу розтягування тіла розділити на подовження даної пружини.
  5. Не знаючи, чому дорівнює сила розтягування пружини, неможливо обчислити коефіцієнт її жорсткості, тому знайдіть силу розтягування. Сила пружності або розтягнення врівноважує силу тяжіння, що діє на підвішений вантаж. Ця сила виникає виключно при деформації тіла. Отже, FУПР = — N =-mg. Звідси випливає, що mg = kx. А значить, k = mg / x. Підставте відомі значення в формулу і розрахуйте коефіцієнт жорсткості пружини.

Зверніть увагу

Пам’ятайте: підставляються у формулу величини переведені повинні бути в систему СІ.

Корисні поради

Коефіцієнт жорсткості пружини залежить від матеріалу, з якого зроблено дане тіло, а також довжини пружини і форми.