微專題01輕彈簧的彈力大小特點、測力計
一 知能掌握
(一)輕彈簧的彈力特點
1.彈簧彈力的大小可根據胡克定律計算(在彈性限度内).
胡克定律的内容是:在彈性限度内,彈力的大小與彈簧的形變量成正比.即F=kx
說明:
①其中x是彈簧的形變量(與原長相比的伸長量或縮短量,不是彈簧的實際長度).
②彈力是一個變力,其大小随着彈性形變的大小而變化,還與彈簧的勁度系數有關.
2.輕彈簧各個部分受到的力大小是相同的,兩端所受的彈力一定等大反向.不論輕彈簧在力的作用下無論是平衡狀态還是加速運動狀态,各個部分受到的彈力大小是相同的.輕彈簧兩端所受的彈力一定等大反向.其伸長量等于彈簧任意位置受到的力和勁度系數的比值
證明如下:以輕彈簧為對象,設兩端受到的彈力分别為F1、F2,根據牛頓第二定律,F1 F2=ma,由于m=0,因此F1 F2=0,即F1、F2一定等大反向。
如圖1和圖2中相同的輕彈簧,其端點受到相同大小的力時,無論彈簧是處于靜止、勻速還是加速運動狀态,各個彈簧的伸長量都是相同的。
3.壓縮和拉伸相同量時,彈力大小相等方向相反。彈簧的形變有拉伸和壓縮兩種情形,拉伸和壓縮形變對應彈力的方向相反.析彈力時,在未明确形變的具體情況時,要考慮到彈力的兩個可能的方向.
(二)彈簧測力計的原理
在彈性限度内,彈力的大小與彈簧的形變量(伸長或壓縮)成正比,彈力的增量與彈簧形變量的增量也成正比,即f=kx或Δf=k•Δx,利用彈簧的這一性質可制成彈簧秤,且彈簧秤的刻度是均勻的,彈簧具有測量功能.
(三)靜止的輕彈簧平衡時兩種可能的形變
在含有彈簧的靜力學問題中,當彈簧所處的狀态沒有明确給出時,必須考慮到彈簧既可以處于拉伸狀态,也可以處于壓縮狀态,必須全面分析各種可能性,以防漏解.
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