Совет 1: Как найти коэффициент жесткости пружины

С точки зрения классической физики пружину можно назвать устройством, которое накапливает потенциальную энергию путем изменения расстояния между атомами материала, из которого эта пружина сделана. По виду воспринимаемой нагрузки пружины дифференцируются на: пружины сжатия, пружины изгиба, пружины кручения и пружины растяжения. При характеристике каждой такой пружины немаловажное значение уделяется коэффициенту ее жесткости.
Вам понадобится
  • - пружина;
  • - линейка;
  • - груз;
  • - ручка;
  • - тетрадь;
  • - калькулятор.
Инструкция
1
Обратите внимание на то, что при деформации пружины возникает сила, стремящаяся восстановить первоначальные размеры и форму данного тела. Данная сила вызвана электромагнитным воздействием, возникающим между атомами и молекулами вещества, из которого сделана пружина. Эта сила называется силой упругости. Простейший вид – деформация растяжения и сжатия.
2
Закрепите вертикально один конец пружины, второй же ее конец оставьте свободным. Затем линейкой измерьте длину данной пружины: полученный результат запишите в тетради, обозначив его х1.
3
Подвесьте на свободный конец пружины стограммовый груз и повторно измерьте ее длину. Полученный в ходе измерения результат запишите в тетрадь, обозначив его х2.
4
Рассчитайте абсолютное удлинение стержня, которое представляет собой разницу между х2 и х1. При небольших растяжениях или сжатиях пружины сила упругости является пропорциональной деформации: она направлена в противоположную сторону от перемещения частиц тела при деформации. То есть, Fупр = |kx|, где k и является коэффициентом жесткости. Это соотношение выражает суть закона Гука. А значит, чтобы найти коэффициент жесткости пружины, следует силу растяжения тела разделить на удлинение данной пружины.
5
Не зная, чему равна сила растяжения пружины, невозможно вычислить коэффициент ее жесткости, поэтому найдите силу растяжения. Сила упругости или растяжения уравновешивает силу тяжести, действующую на подвешенный груз. Эта сила возникает исключительно при деформации тела. Итак, Fупр = - N = -mg. Отсюда следует, что mg = kx. А значит, k = mg/x. Подставьте известные значения в формулу и рассчитайте коэффициент жесткости пружины.

Совет 2: Как найти коэффициент жесткости

Жесткость – это способность детали или конструкции противодействовать приложенной к нему внешней силе, по возможности сохраняя свои геометрические параметры. Основная характеристика жесткостикоэффициент жесткости.
Вам понадобится
  • - рессорная пружина;
  • - грузы с определенной массой;
  • - линейка;
  • - тетрадь для записей;
  • - калькулятор.
Инструкция
1
Представьте, что вы решили своими руками соорудить грузовую тележку для мотоцикла или автомобиля, чтобы вывозить мусор со двора, привозить с поля урожай и так далее. Желательно, чтобы тележка была на рессорах. Если у вас есть пружинные рессоры, и вы знаете их коэффициент жесткости, вы можете вычислить, какой массы груз они способны нести. Коэффициент жесткости также можно вычислить опытным путем.
2
Различные пружины предназначены для работы на сжатие, растяжение, кручение или изгиб. В школе на уроках физики детей учат определять коэффициент жесткости пружины, работающей на растяжение. Для этого на штативе вертикально подвешивается пружина в свободном состоянии. Один из учеников с помощью линейки замеряет ее длину. И результат записывается в тетрадь как L 1 = …
3
Затем к нижнему концу подвешивается груз определенной массы, например, 0.1 кг. Он воздействует на пружину, растягивая ее, с силой 1Ньютон (1Н). Напарник измеряет получившуюся длину растянутой пружины. Показание L 2, которое, естественно, будет большим, также записывается в тетрадь как L 2 = … Простым арифметическим действием L 2 – L 1 = находится величина растяжения L.
Как найти <b>коэффициент</b> <strong>жесткости</strong>
4
По закону Гука: F упр. = kL. Следовательно, чтобы найти коэффициент упругости (k), надо силу растяжения пружины (F) разделить на величину удлинения (L). k = F/L.
5
Чтобы опытным путем определить коэффициент упругости заготовленной вами для тележки пружины, ее надо будет сжимать. Эта работа значительно сложнее выполняемой в школьной лаборатории. Во-первых, замерьте длину пружины в свободном состоянии и запишите результат(L 1).
6
Установите пружину вертикально в какую-нибудь гильзу, оставив свободной небольшую верхнюю часть. Возьмите определенный груз, например, гимнастическую гирю 16, 24 или 32 кг. Установите ее на верхний торец пружины и отметьте на гильзе или непосредственно измерьте линейкой длину сжатой пружины (L 2). Осторожно снимите гирю.
7
Вычислите значение L как разницу: L 1 - L 2. Подставьте значения в уже известную формулу k = F/L. Подбирайте по формуле F = kL допустимую массу перевозимого груза, исходя из величины сжатия пружины.
Видео по теме
Обратите внимание
Проявляйте максимальную осторожность при работе с пружиной. Она, стремясь распрямиться, в любой момент может «выстрелить» в непредсказуемом направлении и нанести увечье.
Обратите внимание
Помните: подставляемые в формулу величины переведены должны быть в систему СИ.
Полезный совет
Коэффициент жесткости пружины зависит от материала, из которого сделано данное тело, а также длины пружины и формы.
Источники:
  • Закон Гука
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500