الزنبركات المتصلة على التوالي والمتوازية

• الزنبركات المتصلة على التوالي والمتوازية
• قانون هوك وثابت المرونة في الزنبرك

هذه المفارقة الفيزيائية ابتكرها في الأصل جويل إي. كوهين، عالم الرياضيات التطبيقية في جامعة روكفلر بمدينة نيويورك. وقد نشأت فكرة هذا العرض المذهل من اهتمام كوهين الطويل الأمد بالنماذج الرياضية للتنافس البيولوجي، ولا سيما النماذج التي تسفر عن نتائج تتعارض مع الفطرة السليمة.

وكخطوة نحو معرفة ما إذا كان من الممكن أن تحدث نفس النوع من النتائج المفاجئة في نظام بيولوجي، بدأ كوهين بالبحث عن نظير ميكانيكي لمفارقة حركة المرور، فتوصل إلى ترتيب «الخيط والزنبرك».

في الواقع، من السهل جدًّا بناء نموذج عملي لمثل هذا الجهاز باستخدام خيوط وأشرطة مطاطية وإبريق بلاستيكي مملوء جزئيًّا بالماء ليكون بمثابة ثقل.

عندما يُواجه معظم الناس التكوين الأولي المكون من الزنبرك والخيط، يميلون إلى التخمين بأن الوزن سينخفض. وقليلون هم الذين يتنبأون تلقائيًّا بأن الوزن سيرتفع، ما لم يكونوا قد حلوا المسألة من قبل أو شاهدوها سابقًا. ولا تصبح الإجابة «واضحة» إلا عندما يعرفها المرء. ولا يمكنك الاعتماد على حدسك ما لم يكن يتضمن بالفعل فهمًا لترتيبات الزنبركات المتسلسلة والمتوازية.

في الوضع الأولي، يكون الزنبركان متصلين على التوالي، ويتعرض كل منهما لقوة وزن تساوي mg.

عندما يتم توصيل الزنبركين بالتوازي، نجد أن القوة الكلية F المؤثرة على النظام بأكمله تنقسم بين الزنبركين إلى مركبتين F1 و F2، اللتين تنتجان نفس الامتداد xp في كلا الزنبركين.

• نابض فولاذي مزود بمؤشر — MEC-017
• ميزان ذو وجهين، مطبوع بالشاشة الحريرية — MEC-002

• ما هي الخاصية الفيزيائية الرئيسية التي تؤثر على الثابت المرن k؟
• كيف يتم تعريف المرونة من الناحية الفيزيائية؟