קפיץ
מפעיל - קפיץ שלא נמצא במצב רפוי.
סימון - Fel
גודל (חוק הוק):
Fel = kΔℓ
פרמטרים:
k = קבוע הקפיץ [N/m]
Δℓ = השינוי בגודל הקפיץ ביחס למצב המקורי [m]
כיוון: לנקודת שיווי המשקלהמצב הרפוי.
ההסבר המלא של קפיץ בשיעור וידאו, עם דוגמאות פתורות צעד צעד
לצפייה בחינםנכנסים בקליק אחד עם גוגל, בלי כרטיס אשראיקפיץ בעל קבוע של k = 40N/m מחובר לתקרה, בשלב מסוים מחברים אליו בקצהו השני גוף שמסתו m = 1kg והקפיץ מתחיל להתארך עד שהמערכת מתאזנת במצב שיווי משקל.
א. רשום את כל הכוחות הפועלים על הגוף.
ב. בנה את משוואת הכוחות בציר האנכי.
Fel - mg = 0
ג. מצא את התארכות הקפיץ.
Fel = mg
kΔℓ = mg
Δℓ = mg/k
Δℓ = 1·10/40 = 0.25
Δℓ = 0.25m
דוגמה 2 לחצו לפתיחה ‹
בתרשים מתוארת מערכת ובה שני גופים המחוברים בחוט אידיאלי ומונחים על משטח אופקי חלק (ללא חיכוך). מסת הגוף השמאלי m₁ = 2kg ומסת הגוף הימני m₂ = 3kg.
הקפיץ המחובר בין הקיר לגוף השמאלי מתארך ב-10 סנטימטרים כאשר על הגוף הימני מפעילים כוח אופקי F = 15N ימינה והמערכת במנוחה.
א. שרטט תרשים של הכוחות הפועלים על כל אחד מהגופים.
ב. רשום את משוואות הכוחות הפועלים על כל אחד מהגופים.
ΣFy = 0
N₁ - m₁g = 0
ΣFx = 0
T - Fel = 0
m₂:
ΣFy = 0
N₂ - m₂g = 0
ΣFx = 0
F - T = 0
ג. מצא את קבוע הכוח של הקפיץ.
T - Fel + F - T = 0
Fel = F
kΔℓ = F/:Δℓ
k = F/Δℓ
k = 15/0.1 = 150
k = 150N/m
ד. חשב את גודל מתיחות החוט.
F - T = 0
T = F
T = 15N
ה. הסבר מה יקרה לתאוצת המערכת ברגע מסוים הכוח F יפסיק לפעול.
כאשר הכוח F יפסיק יהיה רק כוח בכיוון שמאלה, שיגרום לתאוצה. ככל שהקפיץ ילך ויקטן הכוח ירד עד שיגיע למצב שיווי המשקל ששם הכוח יהיה 0 וגם התאוצה.