حاسبة قانون هوك

التعليمات:

• أدخل القوة (F) وثابت الزنبرك (k) مع الوحدات الخاصة بكل منهما.
• أدخل الإزاحة (x) مع وحدتها.
• انقر فوق "احسب" لحساب قانون هوك.
• عرض النتيجة والحساب التفصيلي ومخطط قوة الإزاحة.
• يتم عرض سجل الحساب الخاص بك أسفل الآلة الحاسبة.
• انقر فوق "نسخ النتيجة" لنسخ النتيجة إلى الحافظة.
• استخدم "مسح" لإعادة ضبط الآلة الحاسبة وبدء عملية حسابية جديدة.

القوة (و):

نيوتن (ن)جنيه (رطل)

ثابت الربيع (ك):

نيوتن لكل متر (N/m)رطل لكل بوصة (رطل/بوصة)

النزوح (س):

متر (م)بوصة (بوصة)

احسب الشحن شفاف نسخ النتيجة

النتيجة:

الحساب التفصيلي:

مخطط قوة النزوح

تاريخ الحساب

حاسبة قانون هوك هي أداة مصممة لتبسيط عملية حساب القوة في الزنبرك أو المادة المرنة، بناءً على تمددها أو ضغطها. هذه الآلة الحاسبة متجذرة في قانون هوك، وهو مبدأ أساسي في الفيزياء والهندسة، وخاصة في مجالات الميكانيكا وعلوم المواد.

فهم قانون هوك

مفهوم قانون هوك

ينص قانون هوك على أن القوة اللازمة لتمديد أو ضغط الزنبرك لمسافة معينة تتناسب طرديا مع تلك المسافة. ويمكن التعبير عن هذا المبدأ رياضيا على النحو التالي:

F = -k * x

أين:

• F هي القوة المطبقة على الزنبرك (بالنيوتن، N)
• k هو ثابت الزنبرك (نيوتن لكل متر، N/m)
• x هي إزاحة الزنبرك من موضع توازنه (بالأمتار، م)
• تشير الإشارة السالبة إلى أن القوة في الاتجاه المعاكس للإزاحة.

ثابت الربيع (ك)

ثابت الربيع k هو مقياس لصلابة الربيع. أعلى k القيمة تعني أن الزنبرك أكثر صلابة، ويلزم المزيد من القوة لتمديده أو ضغطه بمقدار معين.

الصيغ المتعلقة بقانون هوك

الطاقة الكامنة في الربيع

يمكن حساب الطاقة الكامنة المخزنة في نابض مضغوط أو ممتد باستخدام الصيغة:

PE = 1/2 * k * x^2

في PE هي الطاقة الكامنة (في جول، J).

التذبذبات وقانون هوك

ويلعب قانون هوك أيضًا دورًا حاسمًا في التذبذب التوافقي، حيث الفترة T (الوقت لدورة واحدة كاملة) من الكتلة m تعلق على الربيع يعطى بواسطة:

T = 2 * π * sqrt(m/k)

فوائد استخدام حاسبة قانون هوك

الدقة والكفاءة

تعمل الآلة الحاسبة على التخلص من الأخطاء البشرية في الحساب، مما يضمن الحصول على نتائج دقيقة وسريعة. وهذا مفيد بشكل خاص في الهندسة والفيزياء حيث تكون الدقة أمرًا بالغ الأهمية.

سهل الاستخدام

انها تم تصميمه ليكون بديهيًا، ويتطلب من المستخدمين إدخال المعلمات الأساسية فقط (الإزاحة، ثابت الزنبرك) للحصول على القوة أو الطاقة الكامنة، مما يجعل الحسابات المعقدة متاحة حتى لأولئك الذين لديهم خلفية فيزيائية محدودة.

تعدد الاستخدام

يمكن استخدام الآلة الحاسبة في سيناريوهات مختلفة، بدءًا من المشكلات الأكاديمية وحتى تطبيقات الحياة الواقعية مثل التصميم الهندسي واختبار المواد.

حقائق مثيرة للاهتمام حول قانون هوك

السياق التاريخي

تم تسمية قانون هوك على اسم الفيزيائي البريطاني روبرت هوك في القرن السابع عشر. وقد ذكر القانون لأول مرة في عام 17 باعتباره الجناس الناقص اللاتيني، ثم نشر الحل في عام 1676 باسم "ut Tensio, sic vis" الذي يعني "كما هو الامتداد، كذلك القوة".

ما وراء الينابيع

على الرغم من أنه يرتبط بشكل شائع بالزنبركات، إلا أن قانون هوك ينطبق أيضًا على المواقف الأخرى التي يتشوه فيها الجسم المرن، مثل شد شريط مطاطي أو ثني عارضة.

القيود – الحد المرن

قانون هوك صالح فقط حتى الحد المرن للمادة. وبعد هذه النقطة، قد تتشوه المادة بشكل دائم أو تنكسر، ولا يعد القانون قابلاً للتطبيق. هذه العتبة حاسمة في علوم المواد والهندسة.

وفي الختام

حاسبة قانون هوك هي أكثر من مجرد أداة حسابية؛ فهو يجسد مبدأً أساسيًا في الفيزياء يصف مرونة المواد. تتراوح تطبيقاته من التمارين الأكاديمية إلى التصاميم الهندسية المعقدة، مما يجعله أداة لا غنى عنها في العلوم والتكنولوجيا. إن بساطة قانون هوك تتناقض مع تعقيد العالم الطبيعي الذي يساعد في وصفه، وتعمل الآلة الحاسبة كجسر بين الفيزياء النظرية والتطبيق العملي.

مراجع حسابات

للحصول على فهم شامل ومزيد من القراءة، توفر المراجع التالية رؤى مفصلة حول قانون هوك وتطبيقاته:

1. "الفيزياء للعلماء والمهندسين" بقلم ريموند أ. سيرواي وجون دبليو جيويت - كتاب مدرسي يقدم شرحًا تفصيليًا لقانون هوك في سياق الميكانيكا الكلاسيكية.
2. "علوم وهندسة المواد: مقدمة" بقلم ويليام د. كاليستر جونيور وديفيد ج. ريثويش - يناقش هذا الكتاب التفسير المجهري لقانون هوك وأهميته في علم المواد.
3. "السلوك الميكانيكي للمواد" بقلم توماس كورتني - يتعمق هذا المورد في الآثار المترتبة على قانون هوك في مجال اختبار المواد والتحليل الهيكلي.