Итак, по закону Гука F = kx.
А теперь о том, как определяют жесткость пружины, если известна масса. Вы знаете как это делают? Цитирую суть:
“В итоге этих экспериментов появилась такая формула: kx=mg, где k – некий постоянный для данной пружины коэффициент, x – изменение длины пружины, m – ее масса, а g – ускорение свободного падения (примерное значение – 9,8 м/с²).”
Догадываетесь, что это были за эксперименты? Я конечно понимаю, что так определять жесткость пружины очень удобно, ибо гравитация всегда “под рукой” и не нужны эталонные механизмы, которые будут растягивать или сжимать пружины с точно заданной силой в горизонтальном положении. Но ведь нужно понимать, что характеристики пружин таким образом завязываются на ВЕС... Посмотрите ролик с лабораторной работой по физике за 7 класс:
https://www.youtube.com/watch?v=5h3mqL30gZM
Что делает этот чувак? Он подвешивает на пружину грузики с весом 1Н каждый. Но массу самой пружины он не измерял! А между тем пружина длинная, висит и в какой-то степени растягивается под собственным весом. Причем наибольшая нагрузка идет на верхнюю часть пружины, т.е. она изначально растянута неравномерно и напряжения в ней априори неравномерные из-за разницы в весе самой пружины. Это значит, что пока в одном месте пружины минимальная нагрузка, то в другом уже возможно критическое значение напряжения, которое будет нарушать тот самый закон Гука.
Помните, раньше на подъездных дверях жилых (и не очень) домов прибивали пружины для автоматического закрывания двери? Если было сделано не по уму, а абы как, то со временем та часть пружины, которая при открывании двери перегибалась и упиралась в косяк, из-за критической нагрузки деформировалась окончательно и уже не сжималась обратно, т.е. не восстанавливала изначальную форму пружины и потому теряла свою функциональность. И хотя в данном эксперименте критические значения наверняка не превышены, но при большей нагрузке это обязательно произойдет. Тогда как если бы пружина растягивалась вся равномерно, то она бы еще выдерживала такую нагрузку и сохраняла функциональность.
Итого, сразу 2 ошибки у того, кто учит детишек физике: не учел массу самой пружины и неравномерно нагружает пружину в ходе эксперимента. Поэтому у него образовалась погрешность. Вес 1Н удлиняет пружину на 12 мм, вес 2Н удлиняет на 25 мм, а 3Н удлиняют ее на 40 мм. Получается плавающий шаг: 12 мм, 13 мм, 15 мм и об удлинении точно пропорционально приложенной к пружине силе, говорить уже не приходится.
А как проходил бы эксперимент в горизонтальной плоскости? Пружина вытягивалась бы равномерно по всей длине. Ну или сжималась также равномерно. Скажется ли это на ускорении обратного сжатия пружины, в зависимости от нагрузки? Скажется ли это на длине растяжения пружины под нагрузкой и на равномерном изменении длины пропорционально силе? Обязательно.
Теперь я точно знаю, что ускорение для пружины изначально т.ск. регламентировано, в соответствии с силой тяжести. У пружины есть свое равноускоренное сжатие/разжатие (до какого-то порога деформации), когда она при равномерно распределенной нагрузке растягивается по всей длине, то между ее витками всегда будут одинаковые расстояния, а значит и одинаковые напряжения. Но кому важны такие мелочи? Давайте лучше измерим растяжение пружины под действием силы тяжести, чтобы все было вкривь и вкось, а потом будем выдавать кривые результаты экспериментов за истину. Ладно, если пружинка легкая и ее вес почти не имеет значения в сравнении с ее силой упругости, но пружины бывают очень разные, из разных материалов, да и способы использования пружин могут быть разными. Как пример - пружинка Слинки.
В общем, вот так у нас ускорение сжатия пружины a = F/m незаметно и чисто по-шулерски превращается в... a = kx/m = mg/m = g. Ибо kx=mg, что доказано экспериментом! А то что это идиотские эксперименты - совсем не важно.
Ну и формула кинетической энергии соответствующая: Ек = mv²/2. Падающее тело в свободном падении под действием силы тяжести/гравитации во время падения наращивает свою кинетическую энергию в такой вот пропорции. Но опять же, кому интересны такие тонкости? Тело энергию ведь набрало и по факту ее имеет? Не важно как оно ее получило и при участии каких сил. Не важно и то, что ТОЛЬКО из-за влияния силы тяжести измерять кинетическую энергию мы теперь будем в [H*м], вместо [H*с]. Поэтому и единица измерения энергии у нас будет Джоуль с идиотской размерностью [H*м = кг*м²/с²], вместо [H*с = кг*м/с].
