Inhoud
Zoals besproken in de 'Fundamentals of Physcis' van Halliday en Resnick, stelt de wet van Hooke dat de formule met betrekking tot de kracht die een veer uitoefent, als functie van zijn verplaatsing van zijn evenwichtslengte, kracht F = -kx is. x hier is een maat voor de verplaatsing van het vrije uiteinde van de veer vanuit zijn onbelaste, ongespannen positie. k is een evenredigheidsconstante die de "stijfheid" wordt genoemd en die specifiek is voor elke veer. Het minteken staat vooraan omdat de kracht die de veer uitoefent een "terugkerende" kracht is, wat betekent dat deze tegen de verplaatsingsrichting x in is, in een poging om de veer terug te brengen naar zijn onbelaste positie. De veervergelijking geldt meestal voor verplaatsing x in beide richtingen - zowel uitrekkende als samenpersende verplaatsing - hoewel er uitzonderingen kunnen zijn. Als u k niet kent voor een specifieke veer, kunt u uw veer kalibreren met een gewicht van bekende massa.
Bepaal de positie van het vrije uiteinde van de veer, als deze losjes hangt - het andere uiteinde is bevestigd aan iets solide zoals een muur.
Bepaal welke verplaatsing x vanuit de evenwichtspositie u de veerkracht wilt weten, meet deze in meters.
Vermenigvuldig x met -k om de kracht te vinden die de veer uitoefent om te proberen terug te keren naar zijn evenwichtspositie. Als x in meters is en k in kilogram per seconde in het kwadraat, dan is kracht F in Newton, de SI-eenheid voor kracht.
Als u k niet kent, ga dan naar de volgende stap om het te bepalen.
Bepaal de evenredigheidsconstante van de veer k door een gewicht van bekende massa m, bij voorkeur in kilogram, aan het vrije uiteinde van de veer te hangen, nadat deze verticaal is geplaatst. Uit de resulterende verplaatsing kunt u k bepalen door de relatie k = -mg / x, waarbij g de zwaartekrachtversnellingconstante 9,80 m / s ^ 2 is, waarbij het teken ^ exponentiatie aangeeft.
Als de veer bijvoorbeeld x = 5 centimeter verplaatst bij een belasting van 5 kilogram, dan is k = - 5kg x 9,80 m / s ^ 2 / (-0,05 m) = 980 kg / s ^ 2. Dus dan kun je vervolgens oplossen voor zijn herstelkracht F wanneer de verplaatsing x bijvoorbeeld 10 cm is, als volgt F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10 m) = -9,8 Newton.