ЯК визначити коефіцієнт жорсткості

Коефіцієнт жорсткості показує, яку силу потрібно прикласти до тіла, щоб пружно деформувати його на одиницю довжини. Мова йде саме про пружної деформації, коли тіло після впливу на нього знову приймає колишню форму. Для того щоб знайти цю величину, потрібно деформувати тіло, приклавши до нього силу, або виміряти потенційну енергію його деформації.

Вам знадобиться

- калькулятор;
- динамометр;
- лінійка.

Інструкція

Приєднаєте до тіла динамометр і потягніть за нього, деформувавши тіло. Сила, яку покаже динамометр, буде по модулю дорівнює силі пружності, що діє на тіло. Знайдіть коефіцієнт жорсткості, використовуючи закон Гука, який говорить про те, що сила пружності прямо пропорційна його подовженню і спрямована в бік, протилежний деформації. Розрахуйте коефіцієнт жорсткості, поділивши значення сили F на подовження тіла x, яке виміряйте лінійкою або рулеткою k = F / x. Щоб знайти подовження деформованого тіла відніміть довжину деформованого тіла від його первісної довжини. Коефіцієнт жорсткості вимірюється в Н / м.

Якщо немає динамометра, підвісьте до деформованість тілу вантаж відомої маси. Слідкуйте, щоб тіло деформувалося пружно і не зруйнувалося. У цьому випадку вага вантажу буде дорівнює силі пружності, що діє на тіло, коефіцієнт жорсткості якого потрібно знайти, наприклад, пружини. Розрахуйте коефіцієнт жорсткості, поділивши добуток маси m і прискорення вільного падіння g? 9,81 м / с? на подовження тіла x, k = m • g / x. Подовження виміряйте за методикою, запропонованою в попередньому пункті.

Приклад. Під вантажем 3 кг пружина довжиною 20 см стала 26 см, визначте її жорсткість. Спочатку знайдіть подовження пружини в метрах. Для цього від довжини подовженою пружини, відніміть її довжину в нормальному стані х = 26-20 = 6 см = 0,06 м. Обчисліть жорсткість, використовуючи відповідну формулу k = m • g / x = 3 • 9,81 / 0,06 ? 500 Н / м.

У тому випадку, коли відома потенційна енергія пружно деформованого тіла, обчисліть його жорсткість. Для цього додатково виміряйте його подовження. Жорсткість буде дорівнює подвоєною потенційної енергії Ер поділеної на квадрат подовження тіла х, k = 2 • Ep / x ?. Наприклад, якщо м'яч деформувався на 2 см і отримав потенційну енергію 4 Дж, то його жорсткість k = 2 • 4 / 0,02? = 20000 Н / м.