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.