Mécanique et machines simples · Le droit et l'élasticité de Hooke en physique GCSE
Simulateur de loi de Hooke et de dynamomètre
Démystifier le paradoxe de l'examen classique: deux adversaires 5N tire lire 5N, NON 10N. Simule F = k*dx, constantes de ressort série/parallèle, et énergie de potentiel élastique.
- Côté client
- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
N
N/m
N/m
cm
Dérivations et métriques en direct
Lecture à l'échelle
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Extension Δx
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Longueur totale L
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Efficacité k
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Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Outil connexe :
Outil standard : calculateur de taux de ressort
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Un ressort est 10cm déchargé et 12cm avec 2N. Quelle est l'extension et la longueur totale sous 5N dans la limite élastique?
Dérivation étape par étape :
- Extension par newton = 2cm / 2N = 1cm/N. Sous 5N, extension Δx = 5cm, longueur totale L = 10 + 5 = 15cm.
Problème travaillé
Problème : Deux ressorts identiques avec k=200N/m sont connectés en série et parallèles sous 20N. Trouver k et extension efficaces.
Dérivation étape par étape :
- Série: k_series = 100N/m, Δx = 20/100 = 0,2m = 20cm. Parallèle: k_parallel = 400N/m, Δx = 20/400 = 0,05m = 5cm.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1: Quelles sont les trois étapes obligatoires d'inspection avant utilisation pour un dynamomètre à ressort?
Clé de réponse : 1) Vérifier la portée maximale et la graduation; 2) étalonner à zéro dans l'orientation de l'utilisation; 3) exercer doucement le crochet pour empêcher la friction du boîtier.
Q2. Variante 2: Une échelle de ressort est de 18cm sous 10N et de 22cm sous 15N. Trouvez la longueur L0 déchargée et la rigidité k.
Clé de réponse : ΔF = 5N s ' étend sur 4 cm (0,8 cm/N). Étalon k = 125 N/m. Longueur naturelle L0 = 18 - (10 * 0,8) = 10 cm.
Q3. Variante 3: Deux écailles de ressort identiques sont accrochées en série supportant 6N. Qu'affiche chaque échelle?
Clé de réponse : Les deux échelles se lisent 6N. Dans une série de cordes, la force de traction est uniforme sur tous les membres.
Foire aux questions et idées fausses
Pourquoi une double traction 5N n'est pas 10N ou 0N ?
L'échelle mesure la tension interne. Deux forces 5N opposées équilibrent l'ensemble, induisant exactement 5N de tension. Sans force opposée, l'échelle s'accélérerait librement sans s'étirer.
Une échelle de ressort peut-elle être utilisée à l'envers?
C'est pas vrai. Le boîtier en métal a une masse. Il ajoute le poids de l'enveloppe à la lecture au printemps, introduisant une erreur positive systématique, à moins qu'il ne soit re-zéro dans cette position.
Que se passe-t-il lorsque la limite élastique est dépassée?
La déformation plastique se produit. Le ressort ne reviendra pas à sa longueur d'origine, violant la loi de Hooke et ruineant définitivement l'étalonnage de l'échelle.
Si un ressort est coupé en deux, la rigidité augmente-t-elle ou diminue-t-elle?
Il double (k' = 2k). Sous la même force, chaque moitié s'étend de moitié jusqu'à l'ensemble du ressort, ce qui signifie que deux fois la force est nécessaire pour l'extension de l'unité.