힘 대 변위 그래프 :
탄성 스프링에 대한 힘과 변위의 관계는 Hooke 's Law 에 의해 설명됩니다. :
f =-kx
어디:
* f 봄에 의해 가해지는 힘입니다
* x 스프링의 평형 위치에서의 변위입니다
* k 스프링 상수, 봄의 강성의 척도입니다.
그래픽으로,이 관계는 직선으로 표시됩니다 :
* 경사 : 선의 경사는 스프링 상수와 같다, k .
* y 인터셉트 : y 절편은 원점 (0,0)에 있으며, 이는 스프링이 평형 위치에있을 때 힘이 없음을 나타냅니다.
* 방향 : 선은 음수이며, 이는 스프링에 의해 가해지는 힘이 항상 변위와 반대 방향에 있음을 나타냅니다.
다음은 그래프에 대한 자세한 설명입니다.
* 사분면 I (양의 변위, 양의 힘) : 스프링이 뻗어 (양의 변위), 반대 방향 (음의 힘)으로 복원력을 가해집니다. 그래프 의이 부분은 음의 경사가있는 직선입니다.
* 사분면 III (음의 변위, 음성 힘) : 스프링이 압축되면 (음성 변위), 반대 방향 (양의 힘)으로 복원력을 가해집니다. 그래프 의이 부분은 또한 음의 경사가있는 직선입니다.
중요한 점 :
* 탄성 한계 : 그래프는 스프링의 탄성 한계 내에서만 선형으로 유지됩니다. 이 한계를 넘어 스프링은 영구 변형을 겪고 그래프는 비선형이됩니다.
* 이상적인 스프링 : 이 그래프는 이상적인 봄을 가정합니다. 즉, Hooke의 법칙에 완벽하게 순종합니다. 실제 스프링은이 이상적인 행동과 약간의 편차를 나타낼 수 있습니다.
요약하면, 탄성 스프링에 대한 힘 대 변위 그래프는 원점을 통과하는 음의 경사가있는 직선입니다. 이 관계는 Hooke의 법칙에 의해 설명되며 봄의 탄성 한계 내에서 유효합니다.
