Δύναμη σταθερά

Η απλή αρμονική κίνηση (SHM) είναι ένας συναρπαστικός τύπος κίνησης ή κίνησης. Συχνά χρησιμοποιείται στην ταλαντευόμενη κίνηση ή κίνηση αντικειμένων. Το SHM παρατηρείται συχνά την άνοιξη. Τα ελατήρια έχουν εγγενείς «σταθερές ελατηρίου ή σταθερά δύναμης» που καθορίζουν την ακαμψία τους. Ο νόμος του Hooke είναι ένας πολύ γνωστός νόμος που εξηγεί το SHM και δίνει έναν τύπο για την εφαρμοζόμενη δύναμη χρησιμοποιώντας τη σταθερά του ελατηρίου ή τη σταθερά δύναμης.

Σταθερά δύναμης

Στη φυσική, μια σταθερά δύναμης είναι ένας άλλος όρος που χρησιμοποιείται για μια σταθερά ελατηρίου. Η σταθερά δύναμης είναι όπως ορίζεται από το νόμο του Hooke. Πιο συγκεκριμένα, είναι μια σταθερά αναλογικότητας. Η σταθερά δύναμης k σχετίζεται με την ακαμψία (ή ακαμψία) ενός συστήματος, όσο μεγαλύτερη είναι η σταθερά δύναμης, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη που αποκαθίσταται και τόσο άκαμπτο είναι το σύστημα. Το Newton ανά μέτρο (N/m) είναι η μονάδα του k. Για παράδειγμα, αν τεντώσουμε μια χορδή, το k σχετίζεται άμεσα με το μέτρο ελαστικότητας του Young.

Νόμος του Χουκ

Ο νόμος του Χουκ είναι μια από τις σημαντικές αρχές της φυσικής. Η ιδέα δόθηκε από τον Βρετανό φυσικό Ρόμπερτ Χουκ. Ανέπτυξε την αρχή τον 17ο αιώνα για καλύτερες καινοτομίες και εφευρέσεις στον τομέα της μηχανικής. Αυτή η αρχή δρα βασικά στις δυνάμεις του ελατηρίου και την ελαστικότητά του. Ο νόμος του Χουκ καταδεικνύει τη γνώση της μηχανικής που χρησιμοποιήθηκε αποτελεσματικά στην εφεύρεση πολλών ηλεκτρονικών συσκευών. Αυτός ο νόμος εξακολουθεί να ισχύει επειδή είναι αρκετά αποτελεσματικός ώστε να χρησιμοποιείται στην κατασκευή τεχνικών συσκευών ακόμη και τώρα.

Σύμφωνα με το νόμο του Hooke, η δύναμη που απαιτείται για τη συμπίεση ή την επέκταση ενός ελατηρίου είναι ανάλογη με το τεντωμένο μήκος. Όταν το ελατήριο τραβιέται, ο τρίτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα δηλώνει ότι θα επιστρέψει με μια δύναμη επαναφοράς. Αυτή η δύναμη επαναφοράς υπακούει στο νόμο του Hooke, ο οποίος συσχετίζει τη δύναμη του ελατηρίου με τη σταθερά της δύναμης του ελατηρίου.

Επομένως, από το νόμο του Χουκ, η δύναμη του ελατηρίου δίνεται ως

Δύναμη ελατηρίου=Σταθερά ελατηρίου × Μετατόπιση

F=-K×X

Το αρνητικό πρόσημο δείχνει ότι η κατεύθυνση της δύναμης αντίδρασης είναι στην αντίθετη κατεύθυνση.

F =δύναμη ελατηρίου

K =σταθερά ελατηρίου ή σταθερά δύναμης (Nm-¹)

X =μετατόπιση του ελατηρίου από τη θέση ισορροπίας

Τύπος για σταθερά δύναμης

Από το νόμο του Χουκ, έχουμε

F=-K×X

Επομένως, η σταθερά δύναμης δίνεται ως

K=-FX

Τύπος διαστάσεων για σταθερά δύναμης

Όπως γνωρίζουμε,

K=-F/X

Τύπος διαστάσεων του F =[MLT-2]

Τύπος διαστάσεων του X =[L]

Επομένως, ο τύπος διαστάσεων για τη σταθερά δύναμης είναι K=MLT-²L

K=[MT-²]

Κίνηση ταλάντωσης

Η κίνηση ταλάντωσης ορίζεται γενικά ως η επανάληψη μιας συγκεκριμένης ενέργειας ή κίνησης (κίνηση). Ένα σώμα έχει μια κίνηση ταλάντωσης όταν μετακινείται επανειλημμένα από το σημείο εκκίνησης σε ένα σημείο λήξης μέσα σε ένα δεδομένο χρονικό πλαίσιο. Οι κραδασμοί μπορούν να παρατηρηθούν σε μηχανικά συστήματα και δυναμικά συστήματα. Μόλις ξεκινήσει σε κίνηση ταλάντωσης, η επιθυμητή κατάσταση ενός σώματος είναι όταν συνεχίζει αυτή τη «δονητική κίνηση» επ' αόριστον χωρίς διακοπή, εκτός εάν διακόπτεται από μια εξωτερική δύναμη. Ωστόσο, αυτό δεν είναι εφικτό λόγω της τριβής ως παράγοντα επιρροής και λόγω της τριβής, το αντικείμενο τελικά επιβραδύνει την κίνησή του σε στάση.

Όταν ένα αντικείμενο κινείται επανειλημμένα σε ένα σημείο, τότε η κίνηση του αντικειμένου είναι μια κίνηση ταλάντωσης. Σε πλήρες κενό, η ιδανική κατάσταση μπορεί να επιτευχθεί επειδή δεν υπάρχει αέρας για να σταματήσει το αντικείμενο στην τριβή της κίνησης ταλάντωσης.

Απλή αρμονική κίνηση (SHM)

Η κίνηση ενός σώματος που κινείται εμπρός και πίσω κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής γύρω από μια μέση θέση ονομάζεται απλή αρμονική κίνηση. Ένα εκκρεμές εκτελεί μια απλή αρμονική κίνηση. Ταλαντώνεται μπρος-πίσω γύρω από την κεντρική του θέση όπου κινούνται η χορδή και το βαρίδι. Αυτές οι κινήσεις του εκκρεμούς ονομάζονται κίνηση ταλάντωσης, που δείχνει απλή αρμονική κίνηση.

Μια απλή αρμονική κίνηση μπορεί να οριστεί ως μια ταλαντωτική κίνηση όπου η επιτάχυνση ενός σωματιδίου σε οποιοδήποτε σημείο είναι ανάλογη με τη μετατόπιση από τη μέση θέση. Η απλή αρμονική κίνηση είναι μια ειδική περίπτωση ταλαντευόμενης κίνησης.

Περιοδική κίνηση

Μια κίνηση που επαναλαμβάνεται σε ίσο χρονικό διάστημα θεωρείται ως περιοδική κίνηση. Παραδείγματα περιοδικής κίνησης είναι μια διχάλα συντονισμού ή η κίνηση ενός εκκρεμούς. Αν αναλύσουμε την κίνηση ή την κίνηση ενός εκκρεμούς, θα συμπεράνουμε ότι το εκκρεμές διέρχεται από τη μέση θέση μόνο μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Μπορούμε επίσης να ταξινομήσουμε την κίνηση του εκκρεμούς ως κίνηση ταλάντωσης. Μια κίνηση ταλάντωσης είναι μια κίνηση ή κίνηση όπου το σώμα κινείται πέρα ​​δώθε σε μια συγκεκριμένη θέση. Επομένως, μια κίνηση ταλάντωσης μπορεί να είναι περιοδική, αλλά δεν είναι απαραίτητη.

Συμπέρασμα

Στη φυσική, μια σταθερά δύναμης είναι ένας άλλος όρος που χρησιμοποιείται για μια σταθερά ελατηρίου. Η σταθερά δύναμης είναι όπως ορίζεται από το νόμο του Hooke.

Σύμφωνα με το νόμο του Hooke, η δύναμη που απαιτείται για τη συμπίεση ή την επέκταση ενός ελατηρίου είναι ανάλογη με το τεντωμένο μήκος.

Από το νόμο του Χουκ, η δύναμη του ελατηρίου δίνεται ως

Δύναμη ελατηρίου=Σταθερά ελατηρίου ×Μετατόπιση

F=-K×X

Η σταθερά δύναμης δίνεται ως

K=-F/X

Η κίνηση ταλάντωσης ορίζεται γενικά ως η επανάληψη μιας συγκεκριμένης ενέργειας ή κίνησης (κίνηση).

Η κίνηση ενός σώματος που κινείται εμπρός και πίσω κατά μήκος μιας ευθείας γραμμής γύρω από μια μέση θέση ονομάζεται απλή αρμονική κίνηση.

Μια κίνηση που επαναλαμβάνεται σε ίσο χρονικό διάστημα θεωρείται ως περιοδική κίνηση.