Fjederkraft og SHO (simpel harmonisk oscillator)

Lad os betragte den kraft, der virker på en legeme, som er koblet til en fjeder.

Denne kraft kan udtrykkes ved F = - k X ,

hvor X måler afstanden fra legemets ligevægtsposition;

k er en konstant, der er karakteristisk for den pågældende fjeder og kaldes for fjeder konstanten.

Denne kraftsammenhæng er kendt som Hookes lov.

Med java-appletten her kan du gøre dig fortrolig med denne type sammenhæng og den simple harmoniske bevægelse:

Sådan gør du:

Der befinder sig en fjeder på bordet, hvortil der er hægtet en snor over en friktionsløs trisse.

Du kan så sætte lodder på snoren:

1. Brug musen til at flytte lodderne
2. Farven på de lodder, der befinder sig over musemarkøren skifter til sort.
3. Klik med musen for at sætte de sorte lodder på fjederen.
4. Til højre ser du lodderne blive hængt direkte på en lodrethængende fjeder.

Fjederen vil nu flytte sig til den nye ligevægtsposition.

Du kan også aftage lodder igen

1. Flyt musemarkøren ind over de ophængte lodder.
2. Farven på lodderne under musemarkøren skifter til sort.
3. Klik med venstre museknap for at tage de sorte lodder af fjederen.
4. Hvis du klikker med højre museknap og trækker op eller ned,

så er der ikke længere ligevægt mellem fjederkraften og den tyngdekraft, der virker på lodderne/massen.

Der vil starte en svingningstilstand kendt som den simple harmoniske oscillator (SHO)

Brug musetasten til at stoppe animationen. Klik igen for at fortsætte.

Klik på Stop -knappen for at bringe animationen tilbage til ligevægtssituationen.

Klik på Reset -knappen for at nulstille alle parametre.

	X-aksen	Y-aksen
blå prikker	afstand	Kraft
røde prikker	afstand	Hastighed

Øvelser:

1. Bestem fjederkonstanten.
2. Den grønne prik viser ligevægtsstillingen. Bestem amplituden.
3. Mål perioden. Find sammenhængen mellem masse og periode.
4. Hvad kan du mere finde ud af? Undersøg det!

Hvis en fjeder med en påsat masse strækket eler presset sammen en lille smule og derefter slippes,

så vil den svinge (oscillere) på en måde, som er meget lig den simple harmoniske bevægelse.

Mange elastiske systemer (bygninger, flagstænger, flyvinger, osv) opfører sig på lignende vis.

Your suggestions are highly appreciated! Please click hwang@phy03.phy.ntnu.edu.tw

Author¡GFu-Kwun Hwang, (Click for more than 40 physics related java applets)

Dept. of physics, National Taiwan Normal University

Last modified :