Постоянная пружины в зависимости от коэффициента жесткости
Пружинная константа и коэффициент жесткости являются двумя очень важными величинами при изучении области упругости. Эти величины играют жизненно важную роль почти во всех расчетах в этой области. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое коэффициент жесткости и коэффициент жесткости, их определения, применение коэффициента жесткости и коэффициента жесткости, сходства и, наконец, различия между коэффициентом жесткости и коэффициентом жесткости.
Пружинная константа
Упругость – очень полезное свойство материи. Это способность материалов возвращаться к своей первоначальной форме после устранения внешних сил. Замечено, что сила, необходимая для удержания упругой пружины в натянутом состоянии, пропорциональна длине растянутой пружины. Константа пропорциональности известна как жесткость пружины и обозначается буквой k. Это дает нам уравнение F=-kx. Знак минус означает обратное направление x к силе. Постоянная пружины определяется как сила, необходимая для растяжения пружины на единицу длины. Единицы жесткости пружины - Ньютон на метр. Константа пружины является свойством объекта. Упругая потенциальная энергия системы – это количество работы, необходимой для растяжения упругого тела на заданную длину x. Поскольку приложенная сила F(x)=kx, проделанная работа равна интегрированию F(x) от нуля до x относительно dx; что равно kx2/2. Следовательно, потенциальная энергия kx2/2. Следует отметить, что потенциальная энергия любого объекта, прикрепленного к концу стержня, зависит не от массы объекта, а только от жесткости пружины и длины в растянутом состоянии.
Коэффициент жесткости (модуль Юнга)
Модуль Юнга является очень важным свойством материи и используется для характеристики жесткости материала. Модуль Юнга – это отношение давления на объект (напряжения) к деформации объекта. Поскольку деформация безразмерна, единицы модуля Юнга равны единицам давления, то есть ньютонам на квадратный метр. Для некоторых материалов модуль Юнга постоянен в некотором диапазоне напряжений. Эти материалы подчиняются закону Гука и называются линейными материалами. Материалы, не имеющие постоянного модуля Юнга, называются нелинейными материалами. Необходимо четко понимать, что модуль Юнга является свойством материала, а не объекта. Различные объекты, изготовленные из одного и того же материала, будут иметь одинаковый модуль Юнга. Модуль Юнга назван в честь физика Томаса Юнга. Модуль Юнга также может быть определен как давление, необходимое для единичной деформации материала. Несмотря на то, что единицами измерения модуля Юнга являются паскали, он широко не используется. Полезными единицами являются большие единицы, такие как мегапаскаль или гигапаскаль.
В чем разница между жесткостью пружины и коэффициентом жесткости?
• Константа пружины является свойством объекта. Коэффициент жесткости является свойством материала.
• Один и тот же объект, изготовленный из разных материалов, будет иметь разную жесткость пружины.
