弾性スプリングの力と変位グラフ:
弾性スプリングの力と変位の関係は、 Hookeの法則によって説明されています :
f =-kx
どこ:
* f 春によって加えられた力です
* x スプリングの平衡位置からの変位です
* k 春の定数であり、春の剛性の尺度です
グラフィカルに、この関係は直線として表されます:
* 勾配: ラインの勾配はスプリング定数に等しくなります k 。
* y intercept: y interceptは起源(0,0)にあり、スプリングがその平衡位置にあるときに力がないことを示しています。
* 方向: ラインは負で、スプリングによって加えられた力が常に変位とは反対の方向にあることを示しています。
グラフのより詳細な説明:
* 象限I(正の変位、正の力): スプリングが伸びると(正の変位)、反対方向に回復力を発揮します(負の力)。グラフのこの部分は、負の勾配を備えた直線です。
* 象限III(負の変位、負の力): スプリングが圧縮されると(負の変位)、反対方向(正の力)に回復力を発揮します。グラフのこの部分は、負の勾配を備えた直線でもあります。
重要なポイント:
* 弾性制限: グラフは、スプリングの弾性限界内でのみ線形のままです。この制限を超えて、スプリングは永久に変形し、グラフは非線形になります。
* 理想的な春: このグラフは、理想的な春を想定しています。つまり、フックの法則に完全に従うことを意味します。本物のスプリングは、この理想的な行動からいくつかの逸脱を示すかもしれません。
要約すると、弾性スプリングの力と変位のグラフは、原点を通過する負の勾配を持つ直線です。この関係はフックの法律で説明されており、春の弾性限界内で有効です。