Як знайти коефіцієнт жорсткості


 

Жорсткість — це здатність деталі або конструкції протидіяти прикладеної до нього зовнішній силі, по можливості зберігаючи свої геометричні параметри. Основна характеристика жорсткості — коефіцієнт жорсткості.



Вам знадобиться

— ресора пружина;
- Вантажі з певною масою;
- Лінійка;
- Зошит для записів;
- Калькулятор.

Інструкція

  1. Уявіть, що ви вирішили своїми руками спорудити вантажний візок для мотоцикла або автомобіля, щоб вивозити сміття з двору, привозити з поля урожай і так далі. Бажано, щоб візок була на ресорах. Якщо у вас є пружинні ресори, і ви знаєте їх коефіцієнт жорсткості, ви можете вирахувати, який маси вантаж вони здатні нести. Коефіцієнт жорсткості також можна обчислити досвідченим шляхом.
  2. Різні пружини призначені для роботи на стиск, розтяг, кручення або вигин. У школі на уроках фізики дітей вчать визначати коефіцієнт жорсткості пружини, яка працює на розтяг. Для цього на штативі вертикально підвішується пружина у вільному стані. Один з учнів за допомогою лінійки заміряє її довжину. І результат записується в зошит як L 1 = …

  3. Як знайти коефіцієнт жорсткості

                  Потім до нижнього кінця підвішується вантаж визначеної маси, наприклад, 0.1 кг. Він впливає на пружину, розтягуючи її, з силою 1Ньютон (1Н). Напарник вимірює вийшла довжину розтягнутої пружини. Показання L 2, яке, природно, буде більшим, також записується в зошит як L 2 = … Простим арифметичною дією L 2 — L 1 = знаходиться величина розтягування L.
  4. За законом Гука: F упр. = KL. Отже, щоб знайти коефіцієнт пружності (k), треба силу розтягування пружини (F) розділити на величину подовження (L). k = F / L.
  5. Щоб досвідченим шляхом визначити коефіцієнт пружності заготовленої вами для візки пружини, її треба буде стискати. Ця робота значно складніше виконуваної в шкільній лабораторії. По-перше, заміряйте довжину пружини у вільному стані і запишіть результат (L 1).
  6. Встановіть пружину вертикально в яку-небудь гільзу, залишивши вільної невелику верхню частину. Візьміть певний вантаж, наприклад, гімнастичну гирю 16, 24 або 32 кг. Встановіть її на верхній торець пружини і відзначте на гільзі або безпосередньо виміряйте лінійкою довжину стислої пружини (L 2). Обережно зніміть гирю.
  7. Обчисліть значення L як різницю: L 1 — L 2. Підставте значення у вже відому формулу k = F / L. Підбирайте по формулі F = kL допустиму масу вантажу, що перевозиться, виходячи з величини стиснення пружини.

Зверніть увагу

Проявляйте максимальну обережність при роботі з пружиною. Вона, прагнучи розпрямитися, в будь-який момент може «вистрілити» в непередбачуваному напрямку і нанести каліцтво.