弹簧系统
将多个弹簧并联或串联组成的整体
弹簧系统,指将多个弹簧并联或串联组成的一个整体。两个弹簧串联时,由力平衡知,每个弹簧受的力和原来的一个弹簧所受的力相同,即总力。而总位移是两个弹簧独立位移的叠加,要大于原来一个弹簧所产生的位移。
理解
由于定义为劲度系数定义为总的力除以总的位移,因此由于两个串联弹簧的总位移比原来一个弹簧大,对应的为劲度系数就变小了。
并联的情况恰好相反:总力是和,而总位移不变,因此并联的弹簧系统劲度系数就变大了。
公式
弹簧串,并联的等效劲度系数的公式,设2弹簧弹性系数分别为k1和k2
当他们串联时,等效弹性系数为k1*k2/k1+k2;
当他们并联时,等效弹性系数为k1+k2。
公式推导
弹簧串,并联的等效劲度系数的公式,设2弹簧弹性系数分别为k1和k2
当他们串联时,等效弹性系数为k1*k2/(k1+k2);
当他们并联时,等效弹性系数为k1+k2。
推导过程仍然是按照定义,找出等效弹簧组的k,也就是N=k△x中的k。
先来推导串联的,串联时,设2个弹簧的弹性系数分别为k1,k2,他们的伸长量分别是△x1和△x2,那么有关系:△x=△x1+△x2,而同一根绳子上的张力相等,也就是说2个弹簧中的张力相等,即有:T=k1*△x1=k2*△x2。联立3式,可解出T=(k1*k2/k1+k2)△x,括号里就是等效的k。
并联:
仍然设2个弹簧的弹性系数分别为k1,k2(且弹簧原长相同),但并联时2弹簧伸长量相同而各自张力不同,并联弹簧组两边的总拉力为2弹簧拉力之和,根据这个关系可得:T=(k1+k2)*△x,所以等效弹性系数k就是k1+k2。
参考资料
最新修订时间:2023-07-16 21:31
目录
概述
理解
公式
公式推导
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