Główny nauka

Fizyka prawa Hooke'a

Fizyka prawa Hooke'a
Fizyka prawa Hooke'a

Wideo: Fizyka - Prawo Hooke'a (teoria i zadania) 2024, Lipiec

Wideo: Fizyka - Prawo Hooke'a (teoria i zadania) 2024, Lipiec
Anonim

Prawo Hooke'a, prawo elastyczności odkryte przez angielskiego naukowca Roberta Hooke'a w 1660 roku, które stwierdza, że ​​dla stosunkowo niewielkich deformacji obiektu przemieszczenie lub wielkość deformacji jest wprost proporcjonalna do siły lub obciążenia deformującego. W tych warunkach obiekt powraca do pierwotnego kształtu i rozmiaru po usunięciu obciążenia. Elastyczne zachowanie ciał stałych zgodnie z prawem Hooke'a można wyjaśnić faktem, że niewielkie przemieszczenia ich cząsteczek składowych, atomów lub jonów z normalnych pozycji są również proporcjonalne do siły, która powoduje przemieszczenie.

Siła odkształcająca może być przyłożona do ciała stałego przez rozciąganie, ściskanie, ściskanie, zginanie lub skręcanie. Zatem drut metalowy wykazuje zachowanie sprężyste zgodnie z prawem Hooke'a, ponieważ niewielki wzrost jego długości po rozciągnięciu przez przyłożoną siłę podwaja się za każdym razem, gdy siła jest podwojona. Matematycznie prawo Hooke'a stwierdza, że ​​przyłożona siła F jest równa stałej k razy przemieszczenie lub zmiana długości x lub F = kx. Wartość k zależy nie tylko od rodzaju rozważanego materiału elastycznego, ale także od jego wymiarów i kształtu.

Przy stosunkowo dużych wartościach przyłożonej siły odkształcenie sprężystego materiału jest często większe niż oczekiwano na podstawie prawa Hooke'a, mimo że materiał pozostaje elastyczny i powraca do pierwotnego kształtu i rozmiaru po usunięciu siły. Prawo Hooke'a opisuje właściwości sprężyste materiałów tylko w zakresie, w którym siła i przemieszczenie są proporcjonalne. (Zobacz deformację i przepływ.) Czasami prawo Hooke'a jest sformułowane jako F = kkx. W tym wyrażeniu F nie oznacza już przyłożonej siły, ale raczej równą i przeciwnie skierowaną siłę przywracającą, która powoduje, że materiały elastyczne wracają do swoich pierwotnych wymiarów.

Prawo Hooke'a można również wyrazić w kategoriach stresu i obciążenia. Naprężenie to siła działająca na obszary jednostkowe w materiale, która rozwija się w wyniku siły przyłożonej zewnętrznie. Odkształcenie jest względnym odkształceniem powodowanym przez naprężenie. W przypadku stosunkowo małych naprężeń, naprężenie jest proporcjonalne do odkształcenia. Po szczegółowe wyrażenia prawa Hooke'a w tej formie, patrz moduł luzem; moduł ścinania; Moduł Younga.