🔬 훅 법칙 계산기

훅 법칙은 1676년에 발표한 영국의 물리학자 로버트 훅의 이름을 따서 명명되었습니다. 스프링을 늘리거나 압축하는 데 필요한 힘은 늘어난 거리에 비례한다는 법칙입니다. 공식은 F = k × x로 표현됩니다. 여기서 F는 복원력(N), k는 스프링 상수(N/m), x는 평형 위치로부터의 변위(m)입니다. 고무줄을 당기거나, 자동차의 쇼크업소버를 압축하거나, 기타 줄을 튕길 때 훅 법칙이 작용하고 있습니다.

이 계산기는 F = k × x를 세 가지 모드로 적용합니다. F = k×x를 구하는 모드, k = F/x를 구하는 모드, x = F/k를 구하는 모드입니다. 스프링 상수 k는 강성을 나타내며, k가 클수록 더 많은 힘이 필요한 단단한 스프링입니다.

스프링에 저장되는 탄성 위치 에너지는 U = ½kx²입니다. 위의 예에서 k=50 N/m인 스프링을 0.10 m 늘리면 U = 0.25 J의 에너지가 저장됩니다.

1. 세 값 중 두 값을 입력하십시오. 힘(F), 스프링 상수(k), 변위(x).
2. 세 번째 필드는 비워 두십시오. 그것이 계산될 값입니다.
3. 계산 버튼을 클릭합니다.
4. 미지의 값에 대한 결과를 확인합니다.
5. 단위가 일관성이 있는지 확인합니다(N, N/m, m).

스프링 상수 k란 무엇입니까?

스프링 상수(k, 단위 N/m)는 스프링의 단단함을 나타냅니다. k가 클수록 같은 양을 늘리는 데 더 많은 힘이 필요합니다. 일반적인 실험실 스프링은 k = 20 N/m 정도이지만, 자동차 서스펜션 스프링은 k = 10,000 N/m 이상일 수 있습니다.

탄성 한계란 무엇입니까?

탄성 한계는 이를 넘으면 스프링이 원래 길이로 돌아가지 않는 최대 변위입니다. 훅 법칙은 이 한계 내에서만 유효합니다. 한계를 넘어 늘리면 영구 변형이 발생합니다.

훅 법칙은 압축에도 적용할 수 있습니까?

네. 훅 법칙은 신장과 압축 모두에 적용됩니다. 스프링을 압축하면 변위 x는 음수가 되지만 복원력의 크기는 여전히 F = k|x|입니다.

F = -kx의 음수 부호는 무엇을 의미합니까?

음수 부호는 복원력이 항상 변위와 반대 방향을 가리킨다는 것을 나타냅니다. 스프링을 오른쪽으로 당기면 스프링은 왼쪽으로 당깁니다. 이 계산기는 편의상 힘의 크기를 표시합니다.

훅 법칙은 단조조운동과 어떤 관계가 있습니까?

훅 법칙을 따르는 스프링 위의 질량은 각진동수 ω = √(k/m), 주기 T = 2π√(m/k)로 진동합니다. 복원력이 진동을 구동하는 원동력입니다.

고무줄이나 번지코드에도 사용할 수 있습니까?

근사치로만 사용할 수 있습니다. 고무줄과 번지코드는 비선형이며 F = kx에 정확히 따르지 않습니다. 유효 스프링 상수가 변위에 따라 변하므로 훅 법칙으로는 대략적인 추정만 가능합니다.

일관된 결과를 위해 항상 SI 단위를 사용하십시오. 힘은 뉴턴(N), 스프링 상수는 N/m, 변위는 미터(m)입니다. 훅 법칙은 탄성 한계 내에서만 적용됩니다. 특정 한계를 넘어 늘리면 스프링이 영구 변형되어 선형 관계가 성립하지 않습니다. F = -kx의 음수 부호는 복원력이 변위와 반대 방향을 가리킴을 나타냅니다. 이 계산기는 크기를 표시합니다. 진동 시스템의 경우 각진동수는 ω = √(k/m)입니다(m은 부착된 질량).