חוק הוק

כמה מאיתנו תהו עד כמה מדהימים מתנהגים החפצים כשהם נחשפים אליהם?

לדוגמה, למה בד, אם אנחנו למתוח אותו פנימהצדדים שונים, יכול לגרור על במשך זמן רב, ואת רגע אחד פתאום לקרוע? ולמה אותו ניסוי הוא הרבה יותר קשה להחזיק בעיפרון? מה קובע את ההתנגדות של החומר? איך אתה יכול לקבוע עד כמה זה יכול להיות מעוות או מתוח?

כל אלה ועוד שאלות רבות יותר מ -300 שנה שאל את עצמו חוקר אנגלי רוברט הוק. והוא מצא את התשובות, מאוחדות כעת תחת הכותרת הכללית "חוק הוק".

על פי המחקר שלו, כל חומר יש מה שנקרא מקדם גמישות. מאפיין זה מאפשר את החומרלמתוח בתוך גבולות מסוימים. מקדם הגמישות הוא קבוע. משמעות הדבר היא כי כל חומר יכול לעמוד רק רמה מסוימת של התנגדות, ולאחר מכן הוא מגיע לרמה של דפורמציה בלתי הפיך.

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

F = k / x /,

שם F הוא כוח אלסטי, k הוא כבר הזכירמקדם גמישות, שינוי x / x באורך החומר. מה פירוש השינוי במדד זה? תחת השפעת כוח, אובייקט למד מסוים, בין אם הוא מחרוזת, גומי או כל אחר, שינויים, מתיחה או התכווצות. השינוי באורך במקרה זה הוא ההפרש בין האורך המקורי והארוך של האובייקט הנחקר. כלומר, על ידי כמה האביב יש מתוח / התכווץ (גומי, מחרוזת, וכו ')

לפיכך, בידיעה את אורך מקדם גמישות מתמיד עבור חומר מסוים, ניתן למצוא את הכוח שבו החומר נמתח, או כוח גמישות, כפי שמכונה לעתים קרובות חוק הוק.

יש גם מקרים מיוחדים שבהםלא ניתן להשתמש בחוק זה בצורתו הרגילה. זה על מדידת כוח של עיוות תחת תנאי גז, כלומר, במצבים בהם דפורמציה מיוצר על ידי כוח מסוים הפועל על החומר בזווית. חוק של הוק תחת גזירה יכול להתבטא כך:

τ = Gy,

כאשר τ הוא הכוח הנדרש, G הוא מקדם קבוע המכונה מודולוס גזירה, y היא זווית הגזירה, הערך שבו זווית ההטיה של האובייקט השתנה.

כוח אלסטי ליניארי (חוק הוק) הוא ישיםרק בתנאים של התכווצויות וזנים קטנים. אם הכוח ממשיך להשפיע על הנושא, אז מגיעה נקודה כאשר הוא מאבד את תכונות הגמישות שלו, כלומר, מגיע לגבול הגמישות שלו. הכוח עלה על כוח ההתנגדות. מבחינה טכנית, ניתן לראות זאת לא רק כשינוי בפרמטרים הגלויים של החומר, אלא גם כהפחתה בהתנגדותו. הכוח הדרוש לשינוי החומר מצטמצם כעת. במקרים כאלה, את המאפיינים של האובייקט לשנות, כלומר, הגוף הוא כבר לא מסוגל להתנגד. בחיים הרגילים אנו רואים כי זה דמעות, שברים, התפרצויות, וכו ' זה לא הכרחי, כמובן, כדי להפר את שלמות, אבל האיכות במקרה זה מושפע באופן משמעותי. ומקדם הגמישות, שהוא תקף לחומר או לגוף בצורה לא מובחנת, חדל להיות משמעותי בצורה מעוותת.

במקרה זה מאפשר לנו לומר כי ליניאריהמערכת (ביחס ישר לתלות של פרמטר אחד מאידך גיסא) הפכה ללא ליניארית כאשר התלות ההדדית בין הפרמטרים אובדת, והשינוי מתרחש על בסיס שונה.

בהתבסס על תצפיות כאלה, תומאס יונג יצרנוסחת מודולוס אלסטי, אשר מאוחר יותר בשם בכבודו והפך את הבסיס ליצירת תיאוריה של גמישות. המודולציה של הגמישות מאפשרת התייחסות לדפורמציה במקרים בהם השינויים בגמישות הם משמעותיים. לחוק יש את הצורה:

E = σ / η,

כאשר σ הוא כוח מוחל על השטח רוחבישל הגוף הנחקר, η הוא מודולוס של התארכות או דחיסה של הגוף, E הוא מודולוס של גמישות קביעת מידת מתיחה או התכווצות של הגוף תחת השפעת לחץ מכני.