Legea lui Hooke

Cati dintre noi ne-am intrebat cat de uimitor se comporta obiectele atunci cand le-a fost expus?

De exemplu, de ce țesătura, dacă o întindem în direcții diferite, se poate trage pentru o lungă perioadă de timp, și dintr-o dată brusc rupe? Și de ce același experiment este mult mai greu de ținut cu un creion? Ce determină rezistența materialului? Cum puteți determina în ce măsură poate fi deformată sau întinsă?

Toate aceste și multe alte întrebări cu mai mult de 300 de ani în urmă s-au întrebat un cercetător englez Robert Hooke. Și a găsit răspunsurile, acum unite sub titlul general "Legea lui Hooke".

Potrivit cercetărilor sale, fiecare material are un așa-zis coeficientul de elasticitate. Această proprietate permite ca materialul să se întindă în anumite limite. Coeficientul de elasticitate este constant. Aceasta înseamnă că fiecare material poate rezista la un anumit nivel de rezistență, după care ajunge la un nivel de deformare ireversibil.

În general, Legea lui Hooke poate fi exprimată prin formula:

F = k / x /

unde F este forța elastică, k este coeficientul elastic menționat deja, și / x / este modificarea lungimii materialului. Ce se înțelege prin schimbarea acestui indicator? Sub influența forței, un anumit obiect studiat, fie că este vorba de un șnur, de cauciuc sau de orice altul, se schimbă, se întinde sau se micșorează. Schimbarea lungimii în acest caz este diferența dintre lungimea inițială și cea finală a obiectului studiat. Asta este, prin cât de mult se întinde / contracta primăvara (cauciuc, șnur etc.)

Prin urmare, cunoscând lungimea și coeficientul de elasticitate constant pentru un material dat, se poate găsi forța cu care materialul este întins sau forța de elasticitate, așa cum se numește adesea Legea lui Hooke.

Există, de asemenea, cazuri speciale în care această lege nu poate fi utilizată în forma sa standard. Este vorba despre măsurare a rezistenței la deformare în condiții de forfecare, care este, în situațiile în care deformarea produce o forță care acționează asupra materialului la un unghi. Legea lui Hooke sub formă de forfecare poate fi exprimată astfel:

tau- = Gy,

unde tau- - forța necesară, G- coeficient constant, cunoscut sub numele de modulul de forfecare, y - unghiul de forfecare este cantitatea prin care unghiul a schimbat obiect.

liniar forța elastică (Legea lui Hooke) este aplicabilă numai în condițiile unor mici contracții și tulpini. Dacă forța continuă să afecteze subiectul, atunci vine un punct când își pierde calitățile de elasticitate, adică atinge limita de elasticitate. Forța exercitată depășește forța de rezistență. Din punct de vedere tehnic, acest lucru poate fi văzut nu numai ca o schimbare a parametrilor vizibili ai materialului, ci și ca o reducere a rezistenței acestuia. Forța necesară schimbării materialului este acum redusă. În astfel de cazuri, proprietățile schimbării obiectului, adică corpul, nu mai este capabil să reziste. În viața obișnuită vedem că lacrimile, pauzele, exploziile etc. Nu este, desigur, necesar să încalcă integritatea, dar calitatea în acest caz este afectată în mod semnificativ. Și coeficientul de elasticitate al materialului sau doar în forma corpului neperturbat, încetează să mai fie semnificativă într-o formă distorsionată.

Acest caz face posibil să spunem că sistemul liniar (relație direct proporțională cu un parametru de la altul), a devenit un non-liniar, atunci când relația este pierdut setările, și schimbarea are loc pe un principiu diferit.

Pe baza acestor observații Thomas Young a creat formula de modul de elasticitate, care a fost ulterior numită în onoarea sa și a devenit baza pentru crearea teoriei elasticității. Modulul de elasticitate permite evaluarea deformării în cazurile în care schimbările de elasticitate sunt semnificative. Legea are forma:

E = sigma- / eta-,

unde sigma - este forța aplicată suprafeței transversale transversale a corpului studiat, ETA - modul de extensie sau comprimare a corpului, E - modulul de elasticitate, care determină gradul de întindere sau compresiune a corpului sub influența stres mecanic.