ne .tons første lov indebærer, at et objekt, der svinger frem og tilbage, oplever kræfter. Uden kraft ville objektet bevæge sig i en lige linje med konstant hastighed i stedet for at svinge. Overvej for eksempel at plukke en plastlineal til venstre som vist i figur \(\Pageinde. {1}\). Deformationen af linealen skaber en kraft i den modsatte retning, kendt som en genoprettende kraft., Når den er frigivet, får genoprettelseskraften linealen til at bevæge sig tilbage mod sin stabile ligevægtsposition, hvor netkraften på den er nul. Men når linjalen kommer derhen, får den fart og fortsætter med at bevæge sig til højre og producerer den modsatte deformation. Det tvinges derefter til venstre, tilbage gennem ligevægt, og processen gentages, indtil dissipative kræfter dæmper bevægelsen. Disse kræfter fjerner mekanisk energi fra systemet og reducerer gradvist bevægelsen, indtil linjalen kommer til hvile.,
de enkleste svingninger forekommer, når gendannelseskraften er direkte proportional med forskydningen., Når stress og pres var dækket i Newtons Tredje Lov om Bevægelse, navnet blev givet til dette forhold mellem kraft og forskydning var Hooke ‘ s lov:
\
Her, \F\) er at genoprette kraft, \(x\) er den forskydning fra ligevægt eller deformation, og \k\) er en konstant relateret til vanskeligheder i deformering systemet. Minustegnet angiver, at genopretningskraften er i retning modsat forskydningen.,
Den kraft, der konstant \k\) er relateret til den stivhed (eller stivhed) af et system—jo større kraft konstant, jo større gendannelse af kraft, og stivere systemet. Enhederne af \(k\) er Ne .ton per meter (N/m). For eksempel er \(k\) direkte relateret til Youngs modul, når vi strækker en streng. Figur \(\Pageinde. {3}\) viser en graf over den absolutte værdi af gendannelseskraften versus forskydningen for et system, der kan beskrives ved Hookes lov—en simpel fjeder i dette tilfælde., Grafens hældning er lig med kraftkonstanten \(k\) i ne .ton pr. En fælles fysik laboratorium øvelse er at måle genoprette kræfter skabt af fjedre, afgøre, om de følger Hooke lov, og beregne deres kraft konstanter, hvis de gør.
Oversigt
- En svingning er en frem og tilbage bevægelse af et objekt, mellem to punkter af deformation.
- en svingning kan skabe en bølge, som er en forstyrrelse, der forplantes fra hvor den blev oprettet.,
- Den enkleste type svingninger og bølger er relateret til systemer, der kan beskrives ved at Hooke ‘ s lov: \( F = -kx\) hvor \F\) er \(x\) genetablering af kraft, \(PE_{el}\) er den forskydning fra ligevægt eller deformation, og \(PE_{el} = (1/2)kx^2.,objekt, som den strækker sig i en fjeder konstant kraft af en konstant relateret til stivheden af et system: jo større kraft konstant, den mere stive system; den kraft, der konstant er repræsenteret ved k genoprette kraft kraft, der er i opposition til den kraft som følge af en deformation
Bidragydere og Kategorier
-
Paul Peter Urone (Professor Emeritus ved California State University, Sacramento) og Roger Hinrichs (State University of New York, College i Oswego) med Bidragende Forfattere: Kim Dirks (University of Auckland) og Manjula Sharma (University of Sydney)., Dette arbejde er licenseret af Opensta.University Physics under en Creative Commons Attribution License (af 4.0).