乔纳森Osbourne

博士学位。马里兰大学
作者发表

乔纳森一个发表作者,最近完成了一本关于物理和应用数学的书。

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弹簧势能

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胡克定律-胡克定律

乔纳森Osbourne
乔纳森Osbourne

博士学位。马里兰大学
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乔纳森一个发表作者,最近完成了一本关于物理和应用数学的书。

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胡克定律用于确定恢复力或弹性量。更大的扭曲会导致更大的力。胡克定律用方程表示F = - k(x)式中,k为弹簧常数,x为位移。

我们来谈谈胡克定律。胡克定律与弹簧有关。好的。弹簧是怎么回事?

弹簧有恢复力。这意味着如果我拉它们,它们就会拉回来。它们想要达到一定的长度,这被称为松弛长度。所以如果你拉它们它们就会缩回来这是因为它们有弹性,对吧?所以变形越大,拉伸得越大我们需要的力就越大。

现在我们要用的力和弹簧在静止时用的力是一样的因为它处于平衡状态。所以我拉它,保持在那里,我施加的力等于弹簧施加的力的相反方向。胡克定律说,这个定律与弹簧拉伸的大小成正比。好吧。

所以f = kx。X是弹簧的长度减去它放松时的长度没有人拉它。K是一个常数,叫做弹簧常数。这取决于我们讨论的是哪个弹簧。如果k非常非常大,那就意味着弹簧非常刚性所以你可以把它想象成汽车防震或者那些弹簧,像户外秋千一样支撑着。

一个非常非常小的弹簧常数意味着弹簧非常松,非常容易拉。你应该像个苗条的人那样思考。好的。我们来做一些题。首先,这个方向减小了x,它使x变小了因为我们不希望有任何扭曲。它想要的是它的松弛长度。因此力f = - kx。它是k乘以x的对边。大小成正比但方向相反因为它想让x更小。好的。

我们举个例子。一个质量为m的物体将弹簧拉伸了x的距离,所以你应该想象一个这样的弹簧,我把一个质量为m的物体挂在上面它将弹簧拉伸了x的距离我想知道3m将弹簧拉伸了多远?好的。现在,这个问题中没有任何数字。但我们并不真的需要它们。看,3m会给出一个力它的重量是m的3倍,所以如果力是3倍,弹簧常数是常数,这意味着x是3倍。很容易。好的。让我们看下一个。

这个里面有一些数字。一个200克的物体,将弹簧拉伸50厘米。弹簧常数是多少?重要的是,这里有一些重要的东西。首先,我们不用国际单位制。所以如果我们想要一切顺利的话,我们就必须换成国际单位制。这是第一件事。第二点,我们要写出f=kx。我不关心方向所以我就不写负号了。那么力是多少? The force is not 200 grams. The force is mg. You got to multiply by the acceleration due to gravity. So we'll have m 0.2 g, I'm just going to use 10. It's 9.8 but whatever. You're going to use the calculator, use 9.8. I'm not going to so 10. Alright. Equals m and I've got k and then x, just like that.

现在,0.2乘以10等于2,对吧?2除以0.5,除以0.5就像乘以2。2 * 2 = 4,现在我只需要一个单位。记住,当你写答案的时候,你一定要写上单位。单位是什么?嗯,f = kx。f是力,单位是牛顿,x是长度,单位是米。所以k一定是牛顿每米。好了。好的。 Let's go ahead to the last one.

一个6乘以10的3次方牛顿的力,能把弹簧拉伸多远弹簧常数是3乘以10的4次方牛顿每米。好的。同样,f = kx。现在我想要x,多远?我要解出x x=f / k,然后代入。所以是6乘以10的3次方除以3乘以10的4次方。好吧。

现在,就像任何时候你学习科学记数法一样,你总是先写数字,再写十。6除以3 2。10的3次方除以10的4次方,就是10的3-4次方。所以是10的-1次方。单位是什么?它是x,所有的单位都是国际单位制,所以所有的单位都是国际单位制,现在如果我们想把它写得更酷,我们可以把它写成20厘米。但是2乘以10的-1次方米也可以。

这就是胡克定律。

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