虎克定律計算機

虎克定律描述許多彈性系統中外力與形變之間近似線性的關係。對彈簧而言，力的大小等於彈簧常數乘以相對平衡位置的位移。彈簧常數以牛頓每公尺表示剛性：值越大，相同伸長或壓縮所需的力越大。本計算機整理同一關係式，從另外兩個已知量求出力、剛性或位移。 向量形式中，回復力與位移方向相反，因此常帶有負號。計算機顯示正的大小，因為所選模式關注大小而非方向。彈簧沿正方向拉長時，回復力朝向平衡位置；受壓縮時，力的方向反轉。力學問題若涉及方向，請先訂定座標慣例。 線性模型只適用於材料或彈簧的彈性工作範圍。行程過大、簧圈壓至密合、拉伸彈簧失去預載，或材料接近彈性限度時，實際力與位移曲線可能變成非線性。永久形變表示物體無法完全回復原狀，簡單的固定剛性模型便不適用。設計時應始終優先遵守製造商的額定負載及行程限制。 緩慢加載時儲存的彈性位能為彈簧常數乘以位移平方的一半。對線性彈簧，也等於最終力乘以位移的一半。這是因為彈簧移動時，力由零逐漸增加到最終值。計算機求出虎克定律的三個量後，會顯示此能量。動態系統可在此能量與動能間轉換，而阻尼會把部分機械能轉為熱。 彈簧常數可藉由施加數個已知負載，並擬合力對位移的斜率來量測。多根彈簧的組合方式不同：並聯時剛性相加，串聯時柔度相加。溫度、疲勞、製造公差、安裝幾何與預載都可能改變實際行為。本計算機適用於理想靜態估算與課堂題目，關鍵機構則應以供應商資料及實體測試確認。請配戴護目鏡並安全固定受載彈簧，因為元件或治具失效時，儲存的彈性位能可能突然釋放。