Conţinut
Așa cum s-a discutat în „Fundamentele fizicului” ale lui Halliday și Resnick, legea lui Hooke precizează că formula referitoare la forța pe care o izvorăște, în funcție de deplasarea sa de la lungimea sa de echilibru, este forța F = -kx. x aici este o măsură a deplasării capătului liber al arcului din poziția sa descărcată, neîncetată. k este o constantă de proporționalitate numită „rigiditate” și este specifică fiecărui arc. Semnul minus este în față, deoarece forța pe care o exercită arcul este o forță „de întoarcere”, ceea ce înseamnă că se opune direcției de deplasare x, în efortul de a readuce arcul în poziția descărcată. Ecuația arcului se menține de obicei pentru deplasarea x în ambele direcții - atât întinderea, cât și deplasarea comprimării - deși pot exista excepții. Dacă nu știți k pentru un anumit arc, vă puteți calibra arcul folosind o masă cunoscută.
Determinați poziția capătului liber al arcului, dacă atârnați vag - celălalt capăt al acestuia este fixat pe ceva solid ca un perete.
Decideți ce deplasare x din poziția de echilibru pe care doriți să o cunoașteți forța arcului, măsurând-o în metri.
Înmulțiți x cu -k pentru a găsi forța pe care arcul o exercită pentru a încerca să revină la poziția sa de echilibru. Dacă x este în metri și k este în kilograme pe al doilea pătrat, atunci forța F este în Newton, unitatea SI pentru forță.
Dacă nu știți k, treceți la pasul următor pentru a-l determina.
Găsiți constanta de proporționalitate a resortului k agățând o greutate de masă m cunoscută, de preferință în kilograme, de la capătul liber al arcului, după ce îl poziționați vertical. Din deplasarea rezultată, puteți determina k prin relația k = -mg / x, unde g este constanta de accelerație gravitațională 9,80m / s ^ 2, unde caret indică exponențiere.
De exemplu, dacă arcul deplasează x = 5 centimetri sub o sarcină de 5 kilograme, atunci k = - 5kg x 9,80 m / s ^ 2 / (-0,05m) = 980 kg / s ^ 2. Apoi, puteți rezolva ulterior forța sa de restabilire F când deplasarea x este, să zicem, 10 cm, după cum urmează F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10m) = -9,8 Newton.