훅의 법칙 계산기

훅의 법칙은 여러 탄성계에서 가해진 힘과 변형 사이의 근사적인 선형 관계를 설명합니다. 스프링에서는 힘의 크기가 스프링 상수와 평형점으로부터의 변위의 곱과 같습니다. 스프링 상수는 미터당 뉴턴으로 강성을 나타내며, 값이 클수록 같은 인장이나 압축에 더 큰 힘이 필요합니다. 이 계산기는 같은 관계식을 변형해 알려진 두 값으로 힘, 강성 또는 변위를 구합니다. 벡터 형태에서 복원력은 변위 반대 방향이므로 흔히 음수 부호로 나타냅니다. 이 계산기는 방향보다 크기에 초점을 맞추므로 양의 크기를 표시합니다. 스프링을 양의 방향으로 늘리면 복원력은 평형점 쪽으로 작용하고, 압축하면 힘의 방향이 반대가 됩니다. 역학 문제에서 방향이 중요하면 좌표 기준을 정하세요. 선형 모델은 재료나 스프링의 탄성 작동 범위에서만 적용됩니다. 이동량이 크거나 코일이 밀착되거나 인장 스프링이 예압을 잃거나 재료가 탄성 한계에 가까워지면 실제 힘-변위 곡선은 비선형이 될 수 있습니다. 영구 변형은 물체가 원래 모양으로 완전히 돌아오지 못한다는 뜻이며, 일정 강성의 단순 모델은 적절하지 않습니다. 설계에서는 제조사의 정격 하중과 이동 한계를 항상 우선해야 합니다. 서서히 하중을 가할 때 저장되는 탄성 위치 에너지는 스프링 상수와 변위 제곱의 곱의 절반입니다. 선형 스프링에서는 최종 힘과 변위의 곱의 절반이기도 합니다. 스프링이 움직이는 동안 힘이 영에서 최종값까지 커지기 때문입니다. 계산기는 훅의 법칙의 세 물리량을 구한 뒤 이 에너지를 표시합니다. 동적 계에서는 운동 에너지와 서로 전환되며, 감쇠는 일부 역학적 에너지를 열로 바꿉니다. 스프링 상수는 여러 알려진 하중을 가하고 힘-변위 그래프의 기울기를 맞추어 측정할 수 있습니다. 여러 스프링은 배열에 따라 다르게 결합됩니다. 병렬에서는 강성을, 직렬에서는 컴플라이언스를 더합니다. 온도, 피로, 제조 공차, 장착 형상, 예압이 실제 동작을 바꿀 수 있습니다. 이상적인 정적 추정과 수업 문제에 사용하고, 중요한 기구는 공급사 자료와 실물 시험으로 확인하세요. 부품이나 고정구가 고장 나면 저장된 탄성 에너지가 갑자기 방출될 수 있으므로 보안경을 착용하고 하중이 걸린 스프링을 안전하게 구속하세요.