Kalkulator stałej sprężyny (prawo Hooke’a)

Wpisz swoje wartości. Odpowiedź i pełne rozwiązanie aktualizują się w trakcie pisania.

Wynik

Stała sprężyny k2500 N/m
Zgromadzona energia sprężystości0,5 J
Stała sprężyny k2,5 N/mm

Znajdź stałą sprężyny k na trzy sposoby: z siły i wywołanego przez nią wydłużenia (prawo Hooke’a), z kilku sprężyn połączonych szeregowo lub równolegle albo z masy i okresu jej drgań. Z prawa Hooke’a kalkulator podaje też energię sprężystości zgromadzoną w sprężynie.

Rozwiązanie krok po kroku

Prawo Hooke’a

x = 20 mm = 0,02 m
k = F/x = 50/0,02 = 2500 N/m

Energia sprężystości

E = ½·k·x² = ½·2500·0,02² = 0,5 J
= ½·F·x = 0,5 J

Najważniejsze wzory

Masa na sprężynie
T = 2π·√(m/k)
Pulsacja
ω = √(k/m) = 2π/T
Energia
E = ½·k·A²

Jak obliczyć stałą sprężyny

  1. Prawo Hooke’a: k = F/x, gdzie wydłużenie x w metrach daje k w N/m.
  2. Sprężyny połączone równolegle dzielą obciążenie: k = k₁ + k₂ + ….
  3. Sprężyny połączone szeregowo przenoszą tę samą siłę: 1/k = 1/k₁ + 1/k₂ + ….
  4. Z drgań: T = 2π√(m/k), więc k = 4π²m/T².
  5. Zgromadzona energia: E = ½·k·x² = ½·F·x.

Pytania i odpowiedzi

Dlaczego sprężyny połączone szeregowo dają mniejsze k?

Każda sprężyna przenosi pełną siłę i rozciąga się o własną wartość, więc całkowite wydłużenie przy tej samej sile jest większe. Dwie jednakowe sprężyny połączone szeregowo mają połowę sztywności jednej.

Czy energia to F·x, czy ½·F·x?

½·F·x. Siła rośnie od zera do F podczas rozciągania sprężyny, więc wykonana praca to pole pod linią prostą: połowa F razy x.

Czy prawo Hooke’a zawsze obowiązuje?

Tylko w granicach sprężystości. Poza nią sprężyna odkształca się trwale, a siła nie jest już proporcjonalna do wydłużenia.

Czy grawitacja zmienia okres drgań masy na sprężynie?

Nie. Grawitacja tylko przesuwa położenie równowagi; okres T = 2π√(m/k) jest taki sam dla sprężyny pionowej i poziomej.

Przećwicz to sam

Ćwicz: Sprężyny i wahadła

Kalkulator daje odpowiedź. Na egzaminie potrzebujesz metody: ćwicz ją na nowych zadaniach z podpowiedziami i rozwiązaniami.

</> Osadź

Bezpłatnie dla nauczycieli i szkół: wklej ten kod na stronę kursu, do LMS lub na swoją stronę. Studenci mogą korzystać z kalkulatora i rozwiązania krok po kroku bez konta.

Więcej kalkulatorów