3 ตัวอย่างของการจัดเรียงสปริงแบบขนาน
1. สปริงห้าตัว แต่ละตัวมีค่าคงที่แรง 100 นิวตัน/เมตร วางเรียงขนานกัน ค่าคงที่สปริงสมมูลของระบบสปริงนี้คือ…
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ค่าคงที่ของสปริงแต่ละตัว (k)1 = เค2 = เค3 = เค4 = เค5) = 100 นิวตัน/เมตร
ถาม: ค่าคงที่สปริงทดแทน (k)
คำตอบ :
ค่าคงที่สปริง เปิงกันติ :
k = k1 +k2 +k3 +k4 +k5
k = 100 + 100 + 100 + 100 + 100
k = 500 นิวตัน/เมตร
2. สปริงสองตัววางขนานกันดังแสดงในภาพด้านล่าง สปริงแต่ละตัวมีค่า k คงที่1 = 100 N/m และ k2 = 400 N/m มวล 500 กรัมถูกแขวนไว้กับสปริง ถ้าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคือ 10 m/s²2 ดังนั้น ความยาวของชุดสปริงที่เพิ่มขึ้นคือ...
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ค่าคงที่สปริง 1 (k)1) = 100 นิวตัน/เมตร
ค่าคงที่สปริง 2 (k)2) = 400 นิวตัน/เมตร
มวลของสิ่งของ (เมตร) = 500 กรัม = 0,5 กิโลกรัม
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²2
แรงน้ำหนัก (w) = mg = (0,5)(10) = 5 นิวตัน
คำถาม: การเพิ่มความยาวของชุดสปริง (k)
คำตอบ :
ขั้นแรกให้คำนวณค่าคงที่สปริงรวมหรือค่าคงที่สปริงที่ใช้แทนกัน
ค่าคงที่สปริงทดแทน :
k = k1 +k2
k = 100 + 400 = 500 นิวตัน/เมตร
ใช้สูตร กฎของฮุค นับ pการเพิ่มความยาวของชุดสปริง :
x = F / k = w / k
x = 5 / 500 = 1 / 100
x = 0,01 เมตร
x = 1ซม
3. สปริงสามตัวที่เหมือนกันวางเรียงกันดังแสดงในภาพด้านล่าง มีน้ำหนัก 21 นิวตันแขวนอยู่ที่ปลายล่างของสปริง ทำให้ระบบสปริงยืดออก 10 เซนติเมตร ค่าคงที่สปริงของแต่ละสปริงคือ…
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
แรงน้ำหนัก (w) = 21 นิวตัน
ความยาวที่เพิ่มขึ้นของระบบสปริง (x) = 10 ซม. = 0,1 เมตร
ถาม: ค่าคงที่ของสปริงแต่ละตัว (k)1 = เค2 = เค3)
คำตอบ :
ค่าคงที่สปริงทดแทน :
k = F / x = w / x
k = 21 / 0,1 = 210 นิวตันเมตร
ค่าคงที่ของสปริงแต่ละอัน :
k = k1 +k2 +k3
210 = k + k + k
210 = 3 k
k = 210 / 3
k = 70 นิวตัน/เมตร
สปริงทั้งสามตัวเหมือนกันทุกประการ ดังนั้นจึงมีค่าคงที่เท่ากัน ค่าคงที่ของแต่ละสปริง = k1 = เค2 = เค3 = 70 นิวตัน/เมตร
