훅의 법칙 F = kx를 사용하여 스프링 힘, 스프링 상수 또는 변위를 계산하세요. 무료 온라인 물리 계산기.
훅의 법칙 계산기를 사용하면 F = kx 공식을 사용하여 이상적인 스프링의 힘, 스프링 상수, 변위 간의 관계를 즉시 계산할 수 있습니다. 스프링 상수, 변위, 힘 중 세 가지 값 중 두 가지를 입력하면 계산기가 누락된 값을 구해주어 물리 문제, 기계 설계 또는 일반적인 호기심을 위해 스프링의 거동을 분석할 수 있습니다.
1676년 영국 과학자 로버트 훅이 공식화한 훅의 법칙은 고전 역학과 재료 과학의 기본 원리 중 하나입니다. 스프링과 다른 많은 탄성 재료가 가해진 힘에 어떻게 반응하는지 설명합니다 — 신장 또는 압축은 적어도 재료의 탄성 한계 내에서 가해진 힘에 직접 비례합니다. 이 단순한 선형 관계는 자동차의 서스펜션부터 기계식 시계의 스프링 장력, 매트리스 내부의 스프링에 이르기까지 모든 것의 기초가 됩니다.
이 계산기는 여러 상황에서 유용합니다 — 물리학 학생들은 스프링 힘과 탄성 위치 에너지 문제를 풀기 위해 사용하고, 엔지니어는 기계 설계에 적합한 강성의 스프링을 선택하기 위해 사용하며, 취미로 하는 사람들은 펜, 트램펄린, 서스펜션 시스템과 같은 일상적인 장치의 스프링을 이해하기 위해 사용합니다.
스프링 상수가 250 N/m인 스프링이 0.05미터 압축됩니다. F = kx를 사용하면: F = 250 × 0.05 = 12.5 N. 이것은 스프링이 압축에 저항하며 평형 길이로 되돌아가려 밀어내는 힘입니다.
이 계산기가 생성하는 힘 값은 주어진 변위에서 스프링의 복원력 크기를 나타냅니다 — 실제 힘의 방향은 항상 변위에 반대로 작용하여 스프링을 평형 상태로 당기거나 밀어냅니다. 결과를 참조 표와 비교할 때, 스프링 상수 값은 매우 넓은 범위에 걸쳐 있음을 기억하세요 — 누름식 펜의 부드러운 스프링(수십 N/m)부터 뻣뻣한 자동차 서스펜션 스프링(수만 N/m)까지, 매우 다른 설계 목적을 반영합니다. 계산된 힘이 주어진 변위에 비해 비합리적으로 크게 보인다면, 모델링하는 스프링 유형에 대해 스프링 상수가 현실적인지 다시 확인하고, 해당 변위에서 스프링이 여전히 탄성 한계 내에서 작동하는지 확인하세요.
스프링 상수, 변위, 힘 중 두 가지를 입력하고 나머지 하나는 비워두세요 — 계산기가 F = kx를 사용하여 누락된 값을 구합니다.
| 스프링 | 스프링 상수 |
|---|---|
| 누름식 볼펜 클릭 스프링 | 50 N/m |
| 트램펄린 스프링 | 5,000 N/m |
| 자동차 서스펜션 스프링 | 25,000 N/m |
| 차고 문 토션 스프링 | 8,000 N/m |
| 매트리스 코일 스프링 | 3,000 N/m |