스프링 밸런스의 원리

스프링 밸런스에 매달린 물체가 다음 그림과 같이 A와 B에 있다고 가정한다.

 

 

이 때 스프링이 물체를 당기는 힘은 A보다 B가 더 크다. 왜냐하면, 스프링의 인장력은 훅의 법칙에 따라 다음 그림과 같이 스프링 길이에 비례하여 증가하기 때문이다.

 

 

A에서 중력과 스프링 인장력이 같아서 물체가 정지한다면 B에서는 더 큰 스프링 인장력을 받기 때문에 B에서는 물체가 위로 올라갈 것이다. 하지만, 스프링 밸런스에는 마찰력이 있고 그 마찰력이 A와 B에서 받는 스프링 인장력의 차이보다 크다면 A와 B에서 모두 물체가 정지할 수 있다.

 

 

스프링 인장력이 물체가 받는 중력보다 크다면 물체는 위로 힘을 받고 마찰력은 아래로 작용한다. 스프링 인장력이 물체가 받는 중력보다 작다면 물체는 아래로 힘을 받고 마찰력은 위로 작용한다.

 

스프링의 전체 인장력이 같을 때 스프링의 길이가 길면 다음 그림과 같이 같은 길이를 이동했을 때 받는 힘의 차이 F_B - F_A가 작아진다.