Hookes lag säger att när du sträcker en fjäder , kommer den att utöva en återställningskraft ( dra bakåt mot stretch ) i linjär proportion till avståndet som du sträcka ut den . I ekvationsform , är det F = -kx , där F = den återställande kraften , x = avståndet strängen sträckes , och k = den fjäderkonstanten ( ett antal som är beroende av materialegenskaperna hos fjädern ) . Den negativt tecken betyder att den återställande kraften pekar i motsatt riktning från den sträckan. Eftersom varje handling har en likvärdig och motsatt reaktion ( Newtons tredje lag Motion ) , Hookes lag innebär också den kraft med vilken du drar på en fjäder är linjärt proportionell mot avståndet den kommer att sträcka (F = kx ) . Med andra ord , om du drar en fjäder dubbelt så hårt , kommer det att sträcka dubbelt så långt .
Om du lägger ett föremål från slutet av en fjäder , den kraft av gravitationens inverkan på objektet kommer att dra på våren . Eftersom gravitationskraften på ett föremål är proportionell mot dess massa , kan du ansöka Hookes lag för att räkna ut massan av ett objekt genom att hänga den från en fjäder – gör din egen fjäder scale.Things Du behöver
Metal våren
skruv öga
Hook och ögonvantskruv
Tänger
Borra
Borr något mindre än diametern på skruv – eye – gängade änden
2-av – 4 – tums ombord
Två bockar eller tabeller
Ett litet föremål vars massa du redan vet
föremål okänd massa ruler
penna
Papper
Visa fler Instruktioner
Construction
1
borra ett litet starthål nära centrum av en bred sida av 2 – av – 4 – tums ombord , med användning av borr och borrskäret.
2
Skruva skruven ögat i starthåletför hand . Dra åt den för hand så långt det går . Kläm tången på skruven ögat och försiktigt dra åt skruven ögat lite mer.
3
Fäst en ände av metallfjädertill skruven ögat, genom att böja det runt skruven ögat med användning tången .
4
Fäst öga ände hyska och hake vantskruv till den fria änden av fjädern , återigen genom att böja fjädern runt ögat med tången .
5
Support styrelsen i vardera änden med bockar eller tabeller , så att fjädern hänger ner från skruven ögat .
Kalibrerings
6
Mät längden av fjädern när den hänger ner med endast kroken och ögonvantskruvbifogas . Skriv ner längden .
7
Häng litet föremål med känd massa från kroken delen av vantskruv . Vänta tills våren för att sluta röra sig . Mät längden av fjädern återigen med liten massa fäst . Skriv ner längden på våren och massan av objektet. Ta bort föremålet från kroken .
8
Beräkna vikten av föremålet. W = mg : vikt är lika med massan gånger tyngdaccelerationen . På jordens yta , g = 9,8 meter /sekund ^ 2 . Tyngden ger dig kraft (F) termen i Hookes lag.
9
Beräkna skillnaden i längden av fjädern med och utan massan fäst . Denna skillnad är förskjutningen ( x ) termen i Hookes lag .
10
Sätt dina uppmätta värden för F och x i Hookes lag ekvation , F = kx . ( Det negativa tecknet ingår inte här, eftersom den kraft och förskjutningen är i samma riktning . ) Lös för det okända k . Skriv ner värdet på k .
Använda våren Scale
11
Häng ett objekt av okänd massa från kroken änden av vantskruv .
12
Mät längden på fjädern med detta objekt bifogas. Skriv ner längden av fjädern .
13
Beräkna skillnaden i längden av fjädern med föremålet fäst , och längden av fjädern med inget objekt bifogas. Denna skillnad är förskjutningen ( x ) term i Hookes lag ekvation .
14
Sätt din uppmätta värdet för x , och din tidigare beräknade värdet för k , i Hooke lag ekvation (F = kx ) . Lös för det okända F. Skriv ner värdet på F. Det är vikten av objektet .
15
Konvertera vikt till massa med hjälp av ekvationen W = mg . Sätt in ditt uppmätta vikten av föremålet för W , och den konstanta värdet på g på jordens yta , 9,8 meter /sekund ^ 2 . Lös detta för det okända m . Detta ger dig massa objektet. Addera