Vì sao mỗi nửa của một lò xo đều có thể cứng hơn lò xo dài ban đầu?

Giải thích nguyên lý

Có thể suy từ quy tắc nối tiếp thay vì nghĩ nhiều vật liệu luôn cứng hơn. Một lò xo đều được xem như hai đoạn giống nhau nối tiếp; mỗi đoạn chịu cùng lực và góp một nửa độ dãn tổng. Vì vậy độ cứng của mỗi nửa lớn gấp đôi độ cứng toàn lò xo trong mô hình này.

Ví dụ tính từng bước

Lò xo đều có k toàn = 50 N/m, chịu 2 N dãn 0,04 m. Mỗi nửa góp dãn 0,02 m dưới cùng 2 N, nên k nửa = 100 N/m. Ghép hai đoạn ấy nối tiếp trở lại cho k tương đương 50 N/m.

Điểm dễ hiểu sai

Kết luận cần các đoạn thật sự giống nhau và điều kiện hai đầu thích hợp; không áp cho mọi lò xo không đều hoặc cấu trúc có móc và đoạn đặc biệt.

Tự kiểm tra

Không cần cắt lò xo thật để học: kiểm bằng tổng dãn 0,02 + 0,02 = 0,04 m.

Điều kiện áp dụng

Lò xo nhẹ, đều, cùng vật liệu và hình học theo chiều dài, vùng Hooke; chỉ là mô hình chia đoạn.

Đọc hình minh họa

Lò xo toàn được tô hai màu cho hai nửa, cùng lực 2 N; phần dãn mỗi nửa 2 cm cộng thành 4 cm. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Định luật Hooke có hiệu lực đến đâu Giới hạn đàn hồi của lò xo quan trọng vì sao