יחידה 2 - חוק הוק

כאשר מפעילים כוח על קפיץ, אורכו משתנה. הניסיון מלמד כי קיים טווח שבו מתקיים יחס ישר בין הכוח הפועל על הקפיץ לבין גודל השינוי באורך הקפיץ, ביחס לנקודת שיווי המשקל שלו.

בניסוח מתמטי:                          F=K   L

L - התארכות הקפיץ במטרים (m)

K - קבוע הכוח של הקפיץ ביחידות ניוטון למטר (Nm)

F - הכוח הפועל על הגוף ביחידות ניוטון (N)

הנוסחה נקראת "חוק הוק" על שמו של מגלה הנוסחה - רוברט הוק.

קבוע הכוח מהווה מדד לקשיחות של הקפיץ. ככל שהקבוע גדול יותר הקפיץ נוקשה יותר (דרוש כוח גדול יותר כדי למתוח אותו בשיעור מסויים).

מד הכוח בנוי מקפיץ שכוייל כך, שעל כדור הארץ, מסה של 100 גרם תראה בעזרת מד כוח עוצמת משיכה של 1N.

קיימים גופים נוספים שמתארכים כשמפעילים עליהם כוח וחוזרים לצורתם המקורית כשנפסיק להפעיל כח.

דוגמאות לתרגילים 

1. להתארכותו של קפיץ ב 10 ס"מ נדרש להפעיל כוח של 0.5 ניוטון.     
מה קבוע הכוח של הקפיץ?

פתרון:

נתון:  L = 0.1 m, F= 0.5 N

       K = F / L = 0.5 / 0.1 N

 

2. איזה כוח יש להשקיע להתארכותו של קפיץ בעל קבוע כוח 10 N/m  ב 5 ס"מ?

פתרון:

נתון:  L = 0.05 m, K = 10 N/m

        F=K   L =10 x 0.05 0.5 N