Как найти коэффициент жесткости пружины

Пружины и их виды

С точки зрения классической физики, пружина является устройством, которое способно накапливать потенциальную энергию путем изменения расстояния между атомами материала, из которого она изготовлена. В зависимости от вида нагрузки, пружины могут быть разделены на несколько типов: пружины сжатия, пружины изгиба, пружины кручения и пружины растяжения. Важным аспектом при характеристике каждой пружины является ее коэффициент жесткости.
Необходимые материалы

Для изучения пружин и их коэффициента жесткости вам понадобятся следующие материалы и инструменты: пружина, линейка, груз, ручка, тетрадь и калькулятор.
Измерение длины пружины

Для начала закрепите один конец пружины вертикально, оставив второй конец свободным. Затем, с помощью линейки, измерьте длину пружины и запишите полученный результат в тетрадь, обозначив его как х1.
Измерение удлинения пружины

Подвесьте стограммовый груз на свободный конец пружины и повторно измерьте ее длину. Запишите полученный результат в тетрадь под обозначением х2.
Расчет коэффициента жесткости пружины

Для расчета абсолютного удлинения пружины, найдите разницу между значениями х2 и х1. При небольших деформациях пружины, сила упругости пропорциональна удлинению. То есть, Fупр = |kx|, где k - коэффициент жесткости. Чтобы найти этот коэффициент, нужно разделить силу упругости на удлинение пружины.
Нахождение силы растяжения пружины

Для нахождения силы растяжения пружины необходимо уравновесить силу упругости с силой тяжести, действующей на груз. Сила упругости возникает только при деформации пружины. Итак, Fупр = - N = -mg. Отсюда следует, что mg = kx. Таким образом, k = mg/x. Подставьте известные значения в формулу и рассчитайте коэффициент жесткости пружины.
Обратите внимание

При использовании формулы, убедитесь, что величины подставлены в систему СИ.
Полезный совет

Коэффициент жесткости пружины зависит от материала, из которого она изготовлена, а также от ее длины и формы.