1. Hooke의 법칙과 탄성 전위 에너지 :
* Hooke의 법칙 : 작은 변형의 경우, 스프링 (또는 고무 밴드)을 스트레칭 또는 압축하는 데 필요한 힘 (f)은 평형 위치에서 변위 (x)에 비례합니다. 여기서 k는 스프링 상수입니다.
* 탄성 전위 에너지 : 스트레치 또는 압축 스프링에 저장된 잠재적 에너지는 다음과 같이 주어진다 :u =(1/2) kx².
2. 각도 및 변위 :
* 직접 관계 : 고무 밴드 (더 큰 각도)를 뒤로 당길수록 평형 위치에서 변위 (x)가 커집니다.
* 간접 관계 : 각도 자체는 잠재적 에너지 공식에서 직접 사용되지 않습니다. 중요한 변위 (x)이며 각도는 그 변위를 측정하는 방법입니다.
3. 관계에 영향을 미치는 요인 :
* 밴드 특성 : 고무 밴드의 재료, 두께 및 탄성은 모두 스프링 상수 (k)에 영향을 미치고 주어진 각도로 얼마나 많은 잠재적 에너지가 저장되는지에 영향을 미칩니다.
* 기하학 : 고무 밴드의 모양 (부착 된 방법, 초기 곡률)은 각도와 변위 사이의 관계에 영향을 줄 수 있습니다.
4. 비선형 성 :
* Hooke의 법칙 제한 : Hooke의 법칙은 작은 변형에만 적용됩니다. 고무 밴드가 더욱 뒤로 당겨지면서 더욱 늘리기가 점점 더 어려워지고 힘과 변위 사이의 관계는 선형에서 벗어납니다.
* 비 정식 k : 스프링 상수 (k)는 실제로 고무 밴드의 경우 일정하지 않습니다. 스트레치에 따라 다릅니다. 이것은 잠재적 인 에너지 각도 관계를 더욱 비선형으로 만듭니다.
요약 :
고무 밴드가 뒤로 당겨지는 각도와 탄성 전위 에너지가 저장된 각도 사이에는 관계가 있지만 간단한 선형은 아닙니다. 고무 밴드의 특성, 설정의 형상 및 Hooke의 법칙이 큰 변형에서 고무 밴드의 동작을 완벽하게 설명하지 않는다는 사실에 따라 다릅니다.
특정 고무 밴드의 정확한 관계를 결정하려면 실험을 수행하고 밴드의 비선형 동작을 모델링해야합니다.
