🌀 Пружина: жёсткость и растяжение
Закон Гука, энергия деформации и соединение пружин
Закон Гука прост: удлинение пропорционально силе. Коэффициент пропорциональности — жёсткость, измеряемая в ньютонах на метр.
Заполните поля — результат появится здесь
Закон Гука работает только в пределах упругости: за ними пружина деформируется необратимо.
Параллельные пружины складывают жёсткость, последовательные — делят её на количество.
Соединение пружин
| Схема | Жёсткость системы | Поведение |
|---|---|---|
| Параллельно | складывается | жёстче, растягивается меньше |
| Последовательно | делится на число | мягче, растягивается больше |
Это противоположно интуиции: несколько пружин одна за другой дают систему мягче каждой из них в отдельности, потому что растяжения складываются.
Энергия деформации
Запасённая энергия пропорциональна квадрату удлинения: растянув пружину вдвое дальше, вы запасаете вчетверо больше энергии. Поэтому сжатые пружины при поломке опасны — вся энергия высвобождается мгновенно.
Предел упругости
Закон Гука линеен только до определённой точки. За ней металл течёт: пружина удлиняется и уже не возвращается в исходную форму. Растянутый амортизатор или просевшая пружина подвески — именно этот случай.
Колебания
Груз на пружине колеблется с периодом, зависящим от массы и жёсткости. В отличие от маятника здесь масса влияет напрямую: тяжелее груз — медленнее колебания. На этом принципе работают пружинные весы и системы подвески автомобилей.
Частые вопросы
Как найти жёсткость пружины?
Разделить приложенную силу на удлинение в метрах. Груз 5 кг, растянувший пружину на 196 мм, даёт жёсткость 250 Н/м.
Что будет при соединении пружин последовательно?
Система станет мягче: жёсткость делится на число пружин, а общее растяжение складывается.
Почему энергия растёт по квадрату?
Сила увеличивается по мере растяжения, поэтому работа считается через площадь под графиком — это половина произведения силы на удлинение.
Отзывы
Отзывов пока нет. Расскажите, помог ли расчёт — это подскажет, что в калькуляторе стоит доработать.