หลัก วิทยาศาสตร์

ฟิสิกส์ของฮุค

ฟิสิกส์ของฮุค
ฟิสิกส์ของฮุค
Anonim

กฎของฮุคกฎความยืดหยุ่นที่ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษโรเบิร์ตฮุคในปี 2203 ซึ่งกล่าวว่าสำหรับการเสียรูปของวัตถุที่ค่อนข้างเล็กการกระจัดหรือขนาดของการเปลี่ยนรูปนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงหรือภาระการเปลี่ยนรูป ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้วัตถุจะกลับไปเป็นรูปร่างและขนาดดั้งเดิมเมื่อทำการกำจัดโหลด พฤติกรรมยืดหยุ่นของของแข็งตามกฎของฮุกสามารถอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการกระจัดของโมเลกุลอะตอมอะตอมหรือไอออนจากตำแหน่งปกติก็เป็นสัดส่วนเล็ก ๆ กับแรงที่ทำให้เกิดการกระจัด

กำลังในการเปลี่ยนรูปอาจถูกนำไปใช้กับของแข็งโดยการยืดบีบอัดบีบดัดหรือบิด ดังนั้นลวดโลหะจะแสดงพฤติกรรมที่ยืดหยุ่นตามกฎของฮุคเนื่องจากความยาวเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อถูกยืดโดยแรงที่ใช้จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในแต่ละครั้งที่แรงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ในทางคณิตศาสตร์กฎของฮุกระบุว่าแรงที่ใช้ F เท่ากับค่าคงที่ k คูณการกระจัดหรือเปลี่ยนความยาว x หรือ F = kx ค่าของ k ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุยืดหยุ่นภายใต้การพิจารณาเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับขนาดและรูปร่างด้วย

ที่ค่าค่อนข้างใหญ่ของแรงที่ใช้ความผิดปกติของวัสดุยืดหยุ่นมักจะมีขนาดใหญ่กว่าที่คาดไว้บนพื้นฐานของกฎหมายของ Hooke แม้ว่าวัสดุจะยังคงยืดหยุ่นและกลับคืนสู่รูปร่างและขนาดดั้งเดิมหลังจากการกำจัดแรง กฎของฮุกอธิบายถึงคุณสมบัติยืดหยุ่นของวัสดุเฉพาะในช่วงที่แรงและการกระจัดเป็นสัดส่วน (ดูการเสียรูปและการไหล) บางครั้งกฎของ Hooke ถูกกำหนดเป็น F = −kx ในนิพจน์นี้ F ไม่ได้หมายถึงแรงที่ใช้อีกต่อไป แต่หมายถึงแรงการคืนค่าที่เท่ากันและตรงข้ามที่ทำให้วัสดุยืดหยุ่นกลับสู่มิติเดิม

กฎหมายของฮุคอาจแสดงออกในแง่ของความเครียดและความเครียด ความเครียดคือแรงที่เกิดขึ้นในพื้นที่หน่วยภายในวัสดุที่พัฒนาขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากแรงที่ใช้ภายนอก ความเครียดคือความผิดปกติสัมพัทธ์ที่เกิดจากความเครียด สำหรับความเครียดที่ค่อนข้างเล็กความเครียดนั้นเป็นสัดส่วนกับความเครียด สำหรับการแสดงออกโดยเฉพาะของกฎของฮุคในรูปแบบนี้ให้ดูโมดูลัสจำนวนมาก; โมดูลัสแรงเฉือน Young โมดูลัส