🌀 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

СхемаЖёсткость системыПоведение
Параллельноскладываетсяжёстче, растягивается меньше
Последовательноделится на числомягче, 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.

Оставить отзыв

Отзыв появится после проверки. Сообщения об ошибках публично не показываются — они идут владельцу сайта. Ссылки в тексте не принимаются.

Похожие инструменты