قانون هوک

آیا تا به حال فنری را در دست خورد فشرده اید؟ توجه کرده اید علاوه به فشردن فنر، نیرویی نیز به دست شما وارد می شود؟ چرا نمی توانیم فنر اتومبیل را با یک دست فشرده کنیم؟

اینها سوالاتی هستند که از طریق آزمایش به پاسخ آنها خواهیم رسید. در واقع وقتی فنری را فشرده می کنیم در حال اعمال انرژی به آن هستیم، از طرفی طبق قانون پایستگی انرژی، انرژی وارده از بین نمی رود بلکه باید این انرژی در سیستم دست شما و فنر ذخیره شده باشد که به آن انرژی پتانسیل کشسانی فنر گفته می شود.

از قانون هوک شروع کنیم، رابرت هوک رابطه ای برای نیروی اعمال شده، میزان فشردگی فنر و جنس فنر بدست آورده که به صورت F=kx است. هرچه جنس فنر محکم تر باشد نیرویی بیشتری برای فشرده کردن آن نیاز داریم.

در آزمایش مقدمه؛ به 2 نوع فنر با ضریب سختی (ثابت فنر) متفاوت نیروی یکسانی وارد می کنیم و میزان کشیدگی هر یک را مورد بررسی قرار می دهیم. سعی کنید قانون هوک را بطور تجربی بدست آورید.

حال بیایید از دید انرژی، فشردگی فنر را مطالعه کنیم. وارد آزمایش انرژی شده و با کشیدن یا فشردن فنر نمودارهای نیرو برحسب جابه جایی و انرژی بر حسب جابه جایی را بدست آورید. این دو چه تفاوت هایی دارند؟

انرژی پتانسیل کشسانی فنر با توان دوم جابه جایی رابطه داشته و نیرو با توان اول جابه جایی؛ بنابراین نمودار $F-x$ به صورت مایل با شیب ثابت اما نمودار $U-x$ به صورت سهمی خواهد بود.

توجه: روابط مربوط به فنرهای سری و موازی خارج از مطالب کتاب درسی می باشد. این آزمایش را به صورت تفریحی و برای درک فیزیکی خود انجام دهید.