Hookov zakon

Koliko nas je spraševalo, kako čudežno se obnašajo predmeti, ko so jim izpostavljeni?

Na primer, zakaj se lahko tkanina, če jo raztezamo v različnih smereh, dolgo časa vleče in takoj nenadoma zlomi? In zakaj je isti poskus veliko težje držati s svinčnikom? Kaj določa odpornost materiala? Kako lahko ugotovite, v kolikšni meri se lahko deformira ali raztegne?

Vsa ta in mnoga druga vprašanja so se pred več kot 300 leti vprašala samega angleškega raziskovalca Robert Hooke. In našel odgovore, ki so zdaj združeni pod splošnim naslovom "Hookov zakon."

Po njegovih raziskavah je vsak material tako imenovan koeficient elastičnosti. Ta lastnost omogoča, da se material raztegne v določenih mejah. Koeficient elastičnosti je konstanten. To pomeni, da lahko vsak material vzdrži le določeno stopnjo odpornosti, po kateri doseže stopnjo nepopravljive deformacije.

Na splošno je Hookov zakon lahko izražen s formulo:

F = k / x /,

kjer je F elastična sila, k je elastični koeficient, ki je že omenjen, in / x / je sprememba dolžine materiala. Kaj je mišljeno s spreminjanjem tega kazalnika? Pod vplivom sile je določen predmet, ki je predmet študije, najsi gre za vrvico, gumo ali drugo, spremeni, raztegne ali skrči. Sprememba dolžine v tem primeru je razlika med prvotno in končno dolžino preučevanega objekta. To pomeni, koliko se je pomlad raztegnila / skrčila (guma, niza itd.),

Zato, če poznamo dolžino in konstanten koeficient elastičnosti za dani material, lahko najdemo silo, s katero je material raztegnjen, ali sila elastičnosti, kot se pogosto imenuje Hookejev zakon.

Obstajajo tudi posebni primeri, v katerih se ta zakon ne more uporabljati v svoji standardni obliki. Gre za merjenje sile deformacije pod pogoji striženja, to je v situacijah, ko deformacija nastane z določeno silo, ki deluje na material pod kotom. Hookov zakon pod strižnim izrazom se lahko izrazi tako:

tau- = Gy,

kjer tau- je potrebna sila, G je konstantni koeficient, znan kot modul striženja, y je strižni kot, vrednost, s katero se je spremenil naklon nagiba predmeta.

Linearno elastična sila (Hookov zakon) se uporablja samo v pogojih majhnih kontrakcij in sevov. Če sila še naprej vpliva na subjekt, potem pride do točke, ko izgubi svoje lastnosti elastičnosti, torej doseže svojo mejo elastičnosti. Sila, ki deluje, presega uporno silo. Tehnično je to mogoče videti ne le kot sprememba vidnih parametrov materiala, ampak tudi kot zmanjšanje odpornosti. Sila, potrebna za spremembo materiala, se zdaj zmanjša. V takih primerih se lastnosti predmeta spremenijo, to pomeni, da telo ne more več upreti. V navadnem življenju vidimo, da solze, zlome, razpoke itd. Seveda ni nujno, da bi kršili integriteto, vendar je kakovost v tem primeru znatno prizadeta. Koeficient elastičnosti, ki velja za material ali telo v neizkrivljeni obliki, preneha biti pomemben v obliki izkrivljenega.

V tem primeru lahko rečemo, da je linearni sistem (ki je neposredno sorazmeren odvisnosti enega parametra na drugi strani) postal nelinearen, ko je medsebojna odvisnost parametrov izgubljena in sprememba poteka po drugačnem načelu.

Na podlagi takih ugotovitev Thomas Young ki je kasneje poimenovala v njegovi časti in postala osnova za ustvarjanje teorije elastičnosti. Modul elastičnosti omogoča, da upoštevamo deformacije v primerih, ko so spremembe v elastičnosti pomembne. Zakon ima obliko:

E = sigma- / eta-,

kjer sigma je sila, ki se uporablja za prečni prečni prerez preučevanega telesa, eta- je modul raztezanja ali krčenja telesa, E je modul elastičnosti, ki določa stopnjo raztezanja ali krčenja telesa pod vplivom mehanski stres.