jousivoimaa

Jousivoima on jousen palauttava voima, joka syntyy, kun jousi venytetään tai puristetaan tasapainotilastaan. Se pyrkii palauttamaan jousen alkuperäiseen pituuteensa ja toimii jousen pituuden muutoksen suuntaan vastakkaisessa suunnassa.

Lineaarisessa tapauksessa jousivoima noudattaa Hooken lakia: F = -k x. Tässä k on jousivakio (N/m), joka kuvaa jousen jäykkyyttä, ja x on pituuden poikkeama tasapainotilasta. Negatiivinen merkkijärjestys ilmaisee palauttavaa luonnetta, eli voima vastaa muutosta vastaan.

Potentiaalienergia jousessa on U(x) = 1/2 k x^2. Energiasta siirtyy, kun jousi venyy tai puristuu, ja energian määrä kasvaa neliöllisesti poikkeaman kanssa. Tasapainotilassa x = 0, jolloin F = 0 ja U = 0.

Todellisilla jousilla on rajoituksia: suuret venytykset tai puristukset voivat aiheuttaa nonlinaarisuutta, materiaalinmuutoksia tai pysyviä muodonmuutoksia, jolloin Hooken laki ei enää päde helposti. Jousivakio voi myös riippua lämpötilasta, kuormituksesta ja materiaalista.

Sovellukset ja ilmiöt: jousivoimaa käytetään laajasti mekanismisissa laitteissa ja mittaustolpissa, kuten kelloissa, mittauslaitteissa, sekä ajoneuvojen jousituksessa. Fysiikassa massespring-järjestelmän avulla tutkitaan harmonista liikettä; luonnollinen kulmataajuus on ω = sqrt(k/m) ja taajuus f = ω/(2π). Damping tai vastus johtaa vajoavaan tai väliaikaiseen liikkeeseen, jolloin kyseessä on jäykkä, että osittain vaimentuva heiluri.