قانون هوك

الخطوة 1: فهم قانون هوك. ينص قانون هوك على أن القوة المؤثرة على نابض تتناسب طردياً مع الإزاحة من موضع الاتزان، بشرط ألا يتجاوز النابض حد المرونة. رياضياً: F = k × x، حيث F هي القوة (نيوتن)، k هو ثابت النابض (نيوتن/متر)، وx هي الإزاحة (متر). إذا كانت الإزاحة موجبة (شد) تكون القوة معاكسة للإزاحة، لذا يكتب القانون أحياناً F = -k x باستخدام الإشارة السالبة للدلالة على أن القوة معيدة (استعادة).

الخطوة 2: إدخال قيم المدخلات. ستحتاج إلى إدخال قيمة ثابت النابض (k) بوحدة نيوتن لكل متر (N/m)، وقيمة الإزاحة (x) بوحدة المتر (m). تأكد من استخدام الوحدات الصحيحة للحصول على الناتج بالنيوتن. إذا كنت تستخدم وحدات أخرى، قد تحتاج إلى تحويلها أولاً. على سبيل المثال، إذا كان ثابت النابض معطى بالكيلوغرام ثقلي لكل سنتيمتر (kgf/cm)، فحوله إلى نيوتن لكل متر (1 kgf = 9.81 N، 1 cm = 0.01 m).

الخطوة 3: الحساب. بعد إدخال القيم، تقوم الحاسبة بضرب ثابت النابض (k) في الإزاحة (x) مباشرة للحصول على القوة (F). تذكر أن هذه القوة هي مقدار القوة المطبقة على النابض أو القوة التي يؤثر بها النابض (حسب السياق). إذا أدخلت إشارة سالبة للإزاحة (ضغط)، فستكون القوة سالبة أيضاً، مع العلم أن الإشارة تدل على الاتجاه.

الخطوة 4: تفسير الناتج. الناتج هو القوة بوحدة النيوتن. يمكنك استخدام هذه القوة لحساب شغل أو طاقة النابض. على سبيل المثال، الطاقة المخزنة في النابض تحسب بالعلاقة: U = (1/2) k x^2. إذا كنت بحاجة إلى هذه القيمة، يمكنك استخدامها بعد الحصول على القوة. تذكر أن قانون هوك ينطبق فقط في حدود المرونة؛ إذا زادت الإزاحة كثيراً، قد يتشوه النابض بشكل دائم.