חוק הוק

רבים מאיתנו תהו איך להפליא דברים מתנהגים כאשר הם נחשפים?

לדוגמא, מדוע הבד, אם אנחנו למתוח אותו לכל הכיוונים, יכול להימשך זמן רב, ובשלב מסוים לשבור פתאום? ולמה לעשות את אותו הניסוי הרבה יותר קשה לבצע עם עיפרון? מה עושה את ההתנגדות של חומר תלויה? כיצד לקבוע את המידה שבה הוא מקובל עיוות או מתיחה?

כל אלה שאלות רבות אחרות יותר מ -300 שנים לפני שאלו את עצמי חוקר בריטי רוברט גוק. ומצאתי את התשובות, עכשיו מאוחדים תחת השם המשותף "חוק הוק".

על פי מחקרו, כל חומר בעל קבוע קפיץ שנקרא. מאפיין זה, אשר מאפשר את החומר כדי להיות מתוח במידה מסוימת. מקדם גמישות - קבוע. משמעות הדבר היא כי כל חומר יכול רק לקיים רמה מסוימת של התנגדות, לאחר שהיא מגיעה לרמה של לעיוות בלתי הפיכה.

באופן כללי, חוק הוק יכול לבוא לידי ביטוי על ידי הנוסחה:

F = k / x /,

איפה F - כוח אלסטי, k - מודולוס האלסטיות שכבר הוזכר, ו / x / - שינוי באורך של החומר. למה הכוונה שינוי במדד זה? בהשפעת כוח ללמוד את הנושאים, בין אם הוא מחרוזת, גומי או כל שינוי אחר, מתיחה או כיווץ. על ידי שינוי האורך במקרה זה ההבדל בין האורך המקורי והאחרון של האובייקט נלמד. כלומר, עד כמה מתוח / התכווץ האביב (גומי, מחרוזת, וכו ')

לפיכך, לדעת את אורך מקדם באביב קבוע עבור חומר מסוים, אפשר למצוא את הכוח שבו החומר נמתח, כוח אלסטי או כמו עדיין המכונה לעתים קרובות חוק הוק.

ישנם גם מקרים מיוחדים שבהם החוק בצורתו הסטנדרטית המשמשת לא יכול להיות. אנחנו מדברים על מדידת עוצמת עיוות בתנאי הגזירה, כלומר, במצבים בם עיוות מייצרת כוח הפועל על החומר בזווית. גזירה חוק הוק יכול לבוא לידי ביטוי באופן הבא:

τ = Gy,

איפה τ - כוח דרוש, G- מקדם קבוע, המכונה מודולוס הגזירה, y - זווית הגזירה הוא הסכום שבו הזווית השתנתה אובייקט.

Linear כוח אלסטי (חוק הוק) הוא ישים רק ב דחיסה והתרחבות קטנה. אם הכח ממשיך להשפיע על האובייקט למד, אז מגיע שלב שבו הוא מאבד איכות אלסטי שלה, כי הוא מגיע לגבול האלסטיות שלה. הכוח מסופק עולה על כוח של התנגדות. מבחינה טכנית, זה יכול להיראות לא רק כשינוי בפרמטרים הגלויים של החומר, אלא גם ירידה בתנגודת שלה. את הכוח הדרוש כדי לשנות את החומר, עכשיו מופחת. במקרים כאלה, שינוי התכונות של האובייקט, כלומר, הגוף כבר לא מסוגל להתנגד. אנו רואים בחיי היומיום, הוא נקרע, שבור, הפסקות, וכו ' לא בהכרח, כמובן, את היושרה של ההפרה, אבל האיכות באותו הזמן השפיעה באופן משמעותי. ואת מקדם האלסטיות של החומר או פשוט בצורת הגוף המעוותת, חדל להיות משמעותי בצורה מעוותת.

במקרה זה מאפשר לומר כי המערכה ליניארית (יחסים ביחס ישר של פרמטר אחד מהשני), הפכה לינארים, כאשר הקשר אבד הגדרות, ולשנות מתרחש על עיקרון שונה.

על בסיס תצפיות אלה תומס יאנג יצר מודולוס האלסטיות הנוסחה של, אשר נקרא מאוחר אחריו הפכה לבסיס ליצירת תורת האלסטיות. מודולוס האלסטיות מאפשרת לנו לשקול את העיוות כאשר השינויים אלסטי הם משמעותיים. החוק הוא כדלקמן:

E = σ / η,

איפה σ - כוח מוחל על שטח חתך של הגוף תחת מחקר, η - מודולוס התארכות או גוף דחיסה, E - מודולוס אלסטיות הגדרת מידת מתיחה או דחיסה של גוף תחת השפעת הלחץ המכני.