Como calcular a constante da mola Usando a Lei de Hooke

Qualquer físico sabe que, se um objecto se aplica uma força de uma mola, em seguida, a mola aplica uma força igual e oposta ao objecto. Lei de Hooke dá a força de uma mola exerce sobre um objecto ligado a ele, com a seguinte equação:

F = -kx

em que o sinal menos indica que esta força é na direcção oposta da força que é esticar ou comprimir a mola. (k é chamado a constante de mola, que mede o quão duro e forte a primavera é. x é a distância que a mola é esticada ou comprimida distância a partir da sua posição de repouso ou de equilíbrio.)

A força exercida por uma mola é chamado um restaurando force- ele sempre age para restaurar a mola em direção ao equilíbrio. Em lei de Hooke, o sinal negativo na força da mola significa que a força exercida pela mola opõe-se o deslocamento da mola.

A figura anterior mostra uma bola ligada a uma mola. Você pode ver que, se a mola não é esticada ou comprimido, exerce nenhuma força na bola. Se você empurrar a primavera, no entanto, ele empurra para trás, e se você puxar a primavera, ele puxa para trás.

A lei de Hooke é válida, desde que o material elástico você está lidando com estadias elásticas - ou seja, ele permanece dentro de sua limite elástico. Se você puxar uma mola muito longe, ele perde sua capacidade elástica. Enquanto uma mola permanece dentro do seu limite elástico, você pode dizer que F = -kx. Quando uma mola permanece dentro do seu limite elástico e obedece à lei de Hooke, a mola é chamado de Primavera ideal.

Suponha-se que um grupo de designers de automóveis bate à sua porta e pergunta se você pode ajudar a projetar um sistema de suspensão. # 147-Sure, # 148- você diz. Eles informá-lo que o carro terá uma massa de 1.000 quilogramas, e você tem quatro amortecedores, cada 0,5 metros de comprimento, para trabalhar. Quão forte é que as molas têm de ser? Assumindo que estes amortecedores usar molas, cada um tem de suportar uma massa de pelo menos 250 kg, que pesa o seguinte:

F = mg = (250 kg) (9,8 m / s²) = N 2450

Onde F é igual a força, m é igual à massa do objecto, e g é igual a aceleração devida à gravidade, 9,8 metros por segundo². A mola no amortecedor será, no mínimo, tem que dar-lhe 2.450 newtons de força na compressão máxima de 0,5 metros. O que isso significa a constante de mola deve ser? A lei de Hooke diz

F = -kx

Olhando apenas para as magnitudes e, portanto, omitindo o sinal negativo, você começa

Tempo para ligar os números:

As molas utilizadas nos amortecedores devem ter constantes de mola de pelo menos 4.900 newtons por metro. Os designers de automóveis sair correndo, em êxtase, mas você liga depois deles, # 147 Não se esqueça, você precisa pelo menos o dobro, se você realmente deseja que o seu carro para ser capaz de lidar com buracos # 148.;