Công cụ này làm gì?
Khi có từ hai lò xo trở lên cùng chịu một tải trọng, chúng có thể được bố trí theo kiểu nối tiếp (đầu này nối đầu kia) hoặc song song (đặt cạnh nhau). Công cụ này giúp bạn tìm ra một hệ số đàn hồi (độ cứng) tương đương duy nhất, hoạt động y hệt cả hệ lò xo ghép lại, cho tối đa bốn lò xo. Hệ số đàn hồi k được đo bằng đơn vị newton trên mét (N/m), cho biết cần bao nhiêu lực để kéo giãn hoặc nén lò xo đi một mét, theo định luật Hooke \(F = kx\).
Cách sử dụng
Đầu tiên, chọn kiểu ghép — Nối tiếp hoặc Song song — rồi nhập hệ số đàn hồi của từng lò xo. Lò xo 1 và Lò xo 2 là bắt buộc; Lò xo 3 và Lò xo 4 là tùy chọn, nên bạn có thể ghép hai, ba hoặc bốn lò xo. Để trống các ô tùy chọn nếu không dùng đến. Nhấn nút tính để nhận độ cứng tương đương tính theo N/m.
Giải thích công thức
Với cách ghép song song, mọi lò xo đều giãn ra một đoạn như nhau, nên các lực cộng lại và độ cứng cũng được cộng trực tiếp: $$k_{tđ} = k_1 + k_2 + \ldots$$ Hệ ghép song song luôn cứng hơn bất kỳ lò xo đơn lẻ nào.
Với cách ghép nối tiếp, mỗi lò xo chịu cùng một lực nhưng độ giãn lại cộng dồn, nên ta cộng các nghịch đảo: $$\frac{1}{k_{tđ}} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2} + \ldots$$ Kết quả luôn mềm hơn (\(k\) nhỏ hơn) so với lò xo yếu nhất trong hệ.
Ví dụ minh họa
Giả sử có hai lò xo với \(k_1 = 100 \text{ N/m}\) và \(k_2 = 200 \text{ N/m}\). Khi ghép song song: $$k_{tđ} = 100 + 200 = 300 \text{ N/m}$$ Khi ghép nối tiếp: $$\frac{1}{k_{tđ}} = \frac{1}{100} + \frac{1}{200} = 0{,}015,$$ nên \(k_{tđ} = 1 / 0{,}015 \approx 66{,}67 \text{ N/m}\). Rõ ràng cách ghép nối tiếp cho hệ mềm hơn nhiều so với từng lò xo riêng lẻ.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao ghép nối tiếp lại yếu hơn ghép song song? Khi nối tiếp, độ giãn của các lò xo cộng dồn lại, nên cùng một lực sẽ tạo ra chuyển động tổng lớn hơn — tức là độ cứng thấp hơn. Còn khi song song, các lò xo cùng chia sẻ tải trọng và chuyển động đồng thời, nên khả năng chống lại lực mạnh hơn.
Nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng newton trên mét (N/m). Miễn là tất cả lò xo dùng chung một đơn vị, kết quả tương đương cũng sẽ ra theo đúng đơn vị đó.
Có thể kết hợp cả nối tiếp lẫn song song không? Công cụ này xử lý từng kiểu ghép một lần. Với các hệ phức tạp, bạn hãy rút gọn từng nhóm nhỏ theo từng bước, rồi dùng mỗi kết quả như một lò xo tương đương cho bước tiếp theo.
