Hookes lov med fjeder

Fysik/kemi · 7.-9. klasse · Undersøgelse

Hookes lov — fjedre og elasticitet

F = k · x

• F = kraft på fjederen (N)
• k = fjederkonstanten (N/m) — fjederens "stivhed"
• x = forlængelse fra ligevægt (m)

Robert Hooke (1660-erne)

Engelsk fysiker og biolog — konkurrent til Newton. Han opdagede også at kork har celler (første gang i biologi!).

Hvordan laver man forsøget?

1. Monter en fjeder i et stativ (hængende ned)

2. Mål udgangslængden L₀

3. Hæng et kendt lod (fx 50 g = 0,5 N) på fjederen

4. Mål ny længde L₁

5. Beregn forlængelse: x = L₁ - L₀

6. Gentag med 100 g, 150 g, 200 g...

Databehandling

Plot F (y-akse) mod x (x-akse):

• Linjen skal være lineær (ret linje)
• Hældningen er fjederkonstanten k
• Hvis den bliver krum → fjederen er overstrakt (plastisk deformation)

Elasticitetsgrænsen

Hookes lov gælder KUN for elastiske fjedre inden for elasticitetsgrænsen. Hvis du trækker for meget:

• Fjederen bliver permanent deformeret
• Den går ikke tilbage til oprindelig længde
• Hookes lov gælder ikke længere

Eksempler på fjederkonstanter

| Objekt | k (N/m) |

|--------|---------|

| Blød gummi | ~5-20 |

| Tennisbold | ~50 |

| Skolefjeder | ~10-100 |

| Bilaffjedring | ~10.000 |

Pas på

• Vælg fjeder der passer til din last (ikke for stiv, ikke for blød)
• Hæng loddene forsigtigt på — ikke kast dem
• Mål ved øjenhøjde for at undgå parallakse-fejl
• Brug mindst 5 data-punkter til pålidelig k-værdi

Læringsmål

• Opstille forsøg med fjeder og kendte lodder
• Måle udgangslængde og forlængelse præcist
• Plotte F mod x og konkludere at sammenhængen er lineær
• Beregne fjederkonstanten k fra hældningen af grafen
• Identificere elasticitetsgrænsen og forklare plastisk deformation
• Vurdere måleusikkerhed (hvor præcist er resultatet?)

Projekt: Design din egen vægt

Byg en vægt med fjeder og skala, der kan veje 0-500 g. Test den med kendte masser (fx 100 g mel). Hvor præcis er din vægt? Hvad er usikkerheden?

Udvidet: brug 2-3 forskellige fjedre. Hvilken er bedst til lave masser? Til høje?

Brobygning: Fjedre bruges overalt — bilaffjedring, trampoliner, ure, stopklosser. STX fysik B introducerer harmonisk bevægelse (fjedersvingninger). Hookes lov er grundlaget for ingeniørers materialevidenskab — ingen bygning, bro eller bil designes uden forståelse for elasticitet.