4.15
Gdy na sprężynę liniową przyłożona jest siła, siła przywracająca rośnie równomiernie wraz z przemieszczeniem. Ta zależność opiera się na prawie Hooke'a, które umożliwia obliczenie pracy wykonanej na podstawie krzywej siła–przemieszczenie.
Dla sprężyny nieliniowej prawo Hooke'a nie ma zastosowania. Siła przywracająca zmienia się wraz z położeniem, więc wykres siła–przemieszczenie staje się krzywy.
Całkowita praca wykonana przy rozciąganiu sprężyny jest określana przez całkowanie tej siły z przemieszczeniem sprężyny.
Jednak całka jest trudna do rozwiązania bezpośrednio, ponieważ wyraz pierwiastkowy komplikuje standardowy proces całkowania.
Aby uprościć całkę, stosuje się regułę podstawienia. Wprowadza nową zmienną dla wyrazu zespolonego. Różniczkowanie zmiennej i przearanżowanie pochodnej pomaga nam podstawić pozostałe składniki wewnątrz całki.
Zastosowanie podstawienia przekształca wyraz wewnątrz pierwiastka kwadratowego w prostsze wyrażenie, przekształcając całkę w pojedynczą funkcję potęgową.
Po całkowaniu nowa zmienna jest zastępowana oryginalną zmienną przemieszczenia, zachowując jej fizyczną interpretację.
Ostateczne wyrażenie oznacza pracę potrzebną do rozciągnięcia sprężyny nieliniowej.
Gdy siła jest przyłożona do sprężyny liniowej, siła sprężystości rośnie proporcjonalnie do wartości przemieszczenia. To zachowanie opisuje prawo Hooke…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.