| English | 의미 |
|---|---|
| Hooke's law/hʊks lɔː/ | 후크의 법칙 |
| displacement/dɪˈspleɪsmənt/ | 변위 |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | 스프링 상수 |
| restoring force/rɪˈstɔːrɪŋ fɔːs/ | 복원력 |
| in parallel/ɪn ˈpærəlel/ | 병렬 연결 |
| in series/ɪn ˈsɪəriːz/ | 직렬 연결 |
더 많이 늘어나면 더 세게 당긴다
- 스프링을 조금 당기면 부드럽게 되돌리려고 하고, 두 배로 당기면 두 배 세게 당긴다.
- 놓으면 매번 평형 위치로 튕겨진다.
- 이 깔끔하고 비례하는 반발력이 스프링을 예측 가능하게 만든다.
- 이는 물리학의 모든 진동의 비결이기도 하다.
후크의 법칙
- 후크의 법칙은 이상적인 스프링을 설명한다:
- 힘은 스프링이 늘어나거나 압축된 거리에 비례한다.
- 마이너스 부호는 힘이 항상 평형으로 돌아가는 방향임을 나타낸다.
이상 스프링에 대한 진리 statement 모두 선택하십시오.
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첫 두 가 후크의 법칙입니다. 셋째는 반대로 -- 단단한 스프링은 더 큰 $k$을 가집니다.
강성과 변위
- 스프링 상수 $k$은 강성을 나타내며, 더 큰 $k$은 단단한 스프링이다.
- 변위 $x$은 스프링의 자연 평형 길이로부터 측정한다.
- 힘-변위 그래프에서 $k$은 단순히 기울기이다.
후크의 법칙: F = -kx
힘을 늘리면 스프링이 비례적으로 늘어나는 것을 보십시오 -- 기울기는 스프링 상수 k입니다.
$6\ \text{N}$의 힘으로 스프링이 $0.30\ \text{m}$만큼 늘어납니다. 이 스프링의 스프링 상수는 얼마입니까 (단위: N/m)?
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$k = F/x = 6/0.30 = 20\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$.
힘-변위 그래프에서 스프링 상수는 선의 ____입니다.
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$F = kx$(크기)이므로, 그래프는 기울기가 $k$인 직선입니다.
복원력
- 항상 중앙으로 향하므로 스프링 힘은 복원력이다.
- 오른쪽으로 늘리면 왼쪽으로 당기고, 왼쪽으로 누르면 오른쪽으로 밀친다.
- 이 '중앙으로 돌아가려는' 성질이 스프링 위의 질량을 진동시킨다.
스프링을 오른쪽으로 늘렸습니다. 스프링 힘은 ...
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복원력은 항상 변위를 반대합니다 -- 오른쪽으로 늘리면 왼쪽으로 당깁니다.
$F_s = -kx$의 음의 부호는 스프링 힘이 변위를 반대함을 나타냅니다.
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네 -- 부호는 '복원' 방향을 코딩하며, 항상 평형점으로 돌아갑니다.
스프링 조합하기
- 병렬 스프링(옆에 나란히)은 더 단단하게 작동: $k_{eq} = k_1 + k_2$.
- 직렬 스프링(끝이 이어진)은 더 부드러우게 작동: $\dfrac{1}{k_{eq}} = \dfrac{1}{k_1} + \dfrac{1}{k_2}$.
- 저항기가 결합되는 방식과 정확히 반대이다.
$k = 100\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$의 동일한 스프링 두 개를 병렬로 연결했습니다. 등가 스프링 상수는 얼마입니까 (단위: N/m)?
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병렬 스프링은 합쳐져 $k_{eq} = 100 + 100 = 200\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$이 됩니다 -- 함께 더 단단해집니다.
A spring stretches $0.20\ \text{m}$ when a $10\ \text{N}$ force pulls it.
- Spring constant: $k = \dfrac{F}{x} = \dfrac{10}{0.20} = 50\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$.
- 변위를 두 배로 늘리면($0.40\ \text{m}$), 복원력 $20\ \text{N}$로 다시 당겨진다 -- 항상 평형 위치를 향한다.
$F_s = -kx$의 음호는 장식이 아니다 -- 방향을 인코딩한다. 스프링 힘은 당긴 방향이 절대 아니며, 항상 변위에 반대한다. 부호를 제거하면 '복원'이라는 개념 자체를 잃어버린다.
후크의 법칙: $F_s = -kx$ -- 스프링의 힘은 변위에 비례하며 항상 평형 지점으로 향합니다 (복원력). 스프링 상수 $k$는 강성(어림새)을 나타내며, 이는 $F$를 $x$에 대해 그렸을 때의 기울기입니다. 병렬로 연결된 스프링은 강성이 더해지고, 직렬로 연결된 스프링은 강성이 줄어듭니다.