Luật của Hooke

Có bao nhiêu người trong chúng ta tự hỏi làm thế nào đáng kinh ngạc các đối tượng hành xử khi tiếp xúc với họ?

Ví dụ, tại sao vải, nếu chúng ta kéo nó theo các hướng khác nhau, có thể kéo dài trong một thời gian dài, và ngay lập tức đột nhiên vỡ? Và tại sao cùng một thử nghiệm lại khó khăn hơn nhiều khi cầm bút chì? Điều gì quyết định sự đề kháng của vật liệu? Làm thế nào bạn có thể xác định đến mức độ nó là dễ bị biến dạng hoặc kéo dài?

Tất cả những điều này và nhiều câu hỏi khác hơn 300 năm trước, đã tự hỏi mình một nhà thám hiểm người Anh Robert Hooke. Và ông đã tìm thấy câu trả lời bây giờ kết hợp dưới tiêu đề chung "Luật của Hooke."

Theo nghiên cứu của ông, mỗi vật liệu đều có hệ số co giãn . Tài sản này cho phép vật liệu trải dài trong giới hạn nhất định. Hệ số co dãn là hằng số. Điều này có nghĩa là mỗi vật liệu chỉ có thể chịu được một mức độ kháng cự nào đó, sau đó nó sẽ đạt đến mức độ biến dạng không thể đảo ngược.

Nói chung, luật của Hooke có thể được biểu diễn theo công thức:

F = k / x /,

Trong đó F là lực đàn hồi, k là hệ số độ đàn hồi đã đề cập, và / x / là sự thay đổi chiều dài của vật liệu. Ý nghĩa của sự thay đổi trong chỉ số này là gì? Dưới ảnh hưởng của lực, một vật thể nào đó đã nghiên cứu, cho dù đó là dây, cao su hay bất cứ vật gì khác, thay đổi, kéo dài hoặc co lại. Sự thay đổi chiều dài trong trường hợp này là sự khác biệt giữa chiều dài ban đầu và chiều dài cuối cùng của đối tượng được nghiên cứu. Đó là, bằng bao nhiêu mùa xuân đã kéo dài / ký hợp đồng (cao su, dây, vv)

Do đó, biết chiều dài và hệ số độ đàn hồi không đổi đối với một vật liệu cụ thể, ta có thể tìm thấy lực mà vật liệu được kéo căng, hoặc lực đàn hồi, như Luật của Hooke thường được gọi.

Cũng có những trường hợp đặc biệt mà luật này không được sử dụng trong mẫu tiêu chuẩn của nó. Nó là về đo lực lực của biến dạng trong điều kiện cắt, nghĩa là, trong trường hợp một biến dạng được tạo ra bởi một lực nhất định tác động lên vật liệu ở một góc. Luật của Hooke dưới sự cắt giảm có thể được diễn tả như sau:

Τ = Gy,

Trong đó τ là lực bắt buộc, G là một hệ số liên tục gọi là mô đun cắt, y là góc cắt, giá trị của góc nghiêng của vật đã thay đổi.

Các lực đàn hồi tuyến tính (Luật của Hooke) chỉ áp dụng được trong điều kiện của các cơn co và các cơn co nhỏ. Tuy nhiên, nếu lực tiếp tục ảnh hưởng đến vật thể đã nghiên cứu, thì có một điểm khi nó mất đi tính chất đàn hồi của nó, tức là đạt đến độ đàn hồi của nó. Lực vượt quá lực phản kháng. Về mặt kỹ thuật, điều này có thể được nhìn thấy không chỉ như là một thay đổi trong các thông số nhìn thấy của vật liệu, mà còn là một sự giảm sức đề kháng của nó. Lực lượng cần thiết để thay đổi vật liệu bây giờ đã giảm. Trong những trường hợp như vậy, tính chất của vật thể thay đổi, nghĩa là cơ thể không còn khả năng chống lại nữa. Trong cuộc sống bình thường, chúng ta thấy rằng nó rơi nước mắt, phá vỡ, vỡ, vv Không nhất thiết, tất nhiên, một sự vi phạm tính toàn vẹn, nhưng chất lượng trong khi đáng kể đáng kể. Và hệ số độ đàn hồi, có giá trị đối với một vật liệu hoặc cơ thể ở dạng không bị biến dạng, sẽ không còn đáng kể dưới dạng một hình dạng méo mó.

Trường hợp này cho phép chúng ta nói rằng hệ tuyến tính (tỷ lệ trực tiếp với sự phụ thuộc của một tham số vào biến kia) trở nên phi tuyến khi sự phụ thuộc lẫn nhau của các tham số bị mất và sự thay đổi xảy ra trên cơ sở khác.

Trên cơ sở các quan sát như vậy, Thomas Jung đã tạo ra công thức mô đun đàn hồi, sau này được đặt tên trong danh dự của mình và trở thành cơ sở cho việc tạo ra Theory of Elasticity. Mô đun đàn hồi cho phép người ta xem xét sự biến dạng trong trường hợp khi sự thay đổi độ co giãn là đáng kể. Luật có dạng:

E = σ / η,

Trong đó σ là lực áp dụng cho diện tích mặt cắt ngang của cơ thể, η là mô đun của sự kéo dài hoặc co lại của cơ thể, E là mô đun độ co giãn xác định mức độ kéo dài hoặc co lại của cơ thể dưới ảnh hưởng của áp suất cơ học.