نیروی فنر (نیروی كشسانی فنر)

اگر این آدمی كه لاستیكی را كشیده است، آن را رها كند، چه می‌شود؟

 

اگر این یكی كه فنر را فشرده است، آن را رها كند، چه حادثه‌ای برای فنر رخ می‌دهد؟

 

و چنان چه دوباره آن ها بخواهند، لاستیك و فنر را كشیده یا فشرده نمایند، چه چیزی لازم است؟

پاسخ شما كاملاً صحیح است: نیرو

حال اگر نیرو 2 برابر شود، فنر 2 برابر كشیده می‌شود و چنان چه نیرو 3 برابر شود میزان تغییر طول فنر نیز 3 برابر می‌شود و همین طور الی آخر.

اساس كار ترازوهای فنری كه ماهی فروشان لب جاده‌ها از آن ها استفاده می‌كنند، نیز همین است. هر چه نیروی بیش تری به فنر داده شود، فنر بیش تر كشیده (و یا فشرده) می‌شود.

        

به نظر شما تفاوت بین فنر خودكار شما با فنر یك خودرو در چیست؟

بدیهی است كه با یك مقدار نیروی مشخص (مثل زور دست ما!) فنر خودكار به راحتی متراكم شده، در حالی كه فنر ماشین با همان نیرو باندازه بسیار ناچیزی تغییر طول می‌یابد.

این خاصیت فنرها را با ضریبی به نام ثابت فنر بیان می‌گردد. معمولا ثابت فنر را با نماد k نشان می‌دهند.

رابطه فنر (توسط آقای هوك) به صورت زیر بیان شده است:

كه در آن F همان نیروی وارد بر فنر و  تغییر طول فنر (افزایش یا كاهش) در اثر نیروی F و k نیز همان ثابت فنر است.

واحد نیرو مثل قبل نیوتن (N)، واحد جا به جایی نیز متر (m) و در نتیجه واحد ثابت فنر k برابر    می‌باشد.

هر چند ممكن است در مسائل از واحدهایی مثل نیز استفاده شود.

فراموش نشود كه جهت نیروی فنر (F) همواره در خلاف جهت تغییر طول است.

در شكل های زیر به جهت نیروی فنر توجّه كنید. ملاحظه می‌كنید كه جهت نیروی فنر همواره به سمت نقطه‌ای تعادل فنر است.

چنانچه طول اوّلیه‌ی فنر یك ترازوی ماهی فروشی! ٣٠ سانتی متر باشد و پس از آویزان كردن یك ماهی فسقلی 1 كیلوگرمی طول جدید فنر برابر ٤٠ سانتی‌متر شود.

 

الف) ثابت فنر را پیدا كنید.

 

راهنمایی:

 

همان تغییر طول بوده و اینجا وزن ماهی (mg) نقش نیرو را بازی می‌كند.

 

در رابطه  ، همه چیز معلوم است مگر k كه آن را می‌خواهیم با جاگذاری به دست می‌آوریم. ضمناً پس از حل مسأله ببینید كه با دو برابر شدن نیروی وارد بر فنر، تغییر طول فنر چند برابر می‌شود؟!

حل: 

همانگونه که مشاهده می نمایید عبارت به دست آمده در خط اول پاسخ قسمت (الف) و عبارات بدست آمده در خط ٢ و ٣ پاسخ قسمت (ب) می باشند.

ملاحظه كردید كه در حالت (ب) به علت 2 برابر شدن نیرو، تغییر طول فنر (یعنی همان  و نه خود طول فنر!) دو برابر شد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: