Hookův zákon

Kolik z nás uvažovalo, jak úžasně se objekty chovají, když je vystavují?

Například, proč se tkanina, když ji natáhneme různými směry, může dlouhou dobu táhnout a najednou se náhle rozlomí? A proč je tentýž experiment mnohem obtížnější držet tužku? Co určuje odolnost materiálu? Jak můžete určit, do jaké míry může být deformována nebo roztažena?

Všechna tato a mnoho dalších otázek se před více než 300 lety dotazovalo na angličtinu Robert Hooke. A našel odpovědi, nyní spojený pod obecným názvem "Hookův zákon".

Podle jeho výzkumu má každý materiál tzv koeficient elasticity. Tato vlastnost umožňuje roztahování materiálu v určitých mezích. Koeficient elasticity je konstantní. To znamená, že každý materiál může odolat pouze určité úrovni odolnosti, po které dosáhne úrovně nevratné deformace.

Obecně platí, že Hookův zákon může být vyjádřen pomocí vzorce:

F = k / x /

kde F je elastická síla, k je už zmíněný elastický koeficient a / x / je změna délky materiálu. Co znamená změna tohoto indikátoru? Pod vlivem síly se určitý studovaný objekt, ať už je to řetězec, pryž nebo jakýkoli jiný, mění, roztahuje nebo se zmenšuje. Změna délky je v tomto případě rozdíl mezi původní a konečnou délkou studovaného objektu. To znamená, do jaké míry se pružina protáhne / snižuje (pryž, řetězec atd.).

Z tohoto důvodu, znát délku a koeficient konstantní elasticity pro daný materiál, lze nalézt sílu, se kterou je materiál napnut, nebo síla elasticity, jak se často nazývá zákon Hooke.

Existují také zvláštní případy, kdy tento zákon nelze použít ve své standardní podobě. Jedná se o měření síly deformace za podmínek střihu, to znamená v situacích, kdy je deformace vyvolána určitou silou působící na materiál pod úhlem. Hookeův zákon ve smyku lze vyjádřit takto:

tau- = Gy,

kde t je požadovaná síla, G je konstantní koeficient známý jako modul smyku, y je úhel střihu, hodnota, kterou se změnil úhel náklonu objektu.

Lineární elastická síla (Hookeův zákon) je použitelný pouze za podmínek malých kontrakcí a kmenů. Pokud síla nadále ovlivňuje subjekt, přichází bod, když ztratí jeho vlastnosti pružnosti, to znamená, že dosáhne své elasticity. Vynucená síla přesahuje sílu odporu. Z technického hlediska to lze vidět nejen jako změna viditelných parametrů materiálu, ale také jako snížení jeho odolnosti. Síla potřebná ke změně materiálu je nyní snížena. V takových případech se vlastnosti objektu mění, tj. Tělo už nemůže odolat. V běžném životě vidíme, že slzy, zlomy, výbuchy atd. Samozřejmě není nutné porušovat integritu, ale kvalita je v tomto případě výrazně ovlivněna. A koeficient elasticity, který platí pro materiál nebo tělo v nenarušené formě, přestává být významný ve formě zkresleného.

Tento případ nám dovoluje říci, že lineární systém (přímo úměrný závislosti jednoho parametru na druhém) se stane nelineární, když se ztratí vzájemná závislost parametrů a změna nastane podle jiného principu.

Na základě těchto pozorování Thomas Young vytvořil elastický modulový vzorec, který byl později jmenován do jeho cti a stal se základem pro vytvoření teorie elasticity. Modul pružnosti umožňuje zvážit deformaci v případech, kdy jsou změny v elasticitě významné. Zákon má formu:

E = sigma- / eta-,

kde sigma - je síla působící na příčnou plochu průřezu studovaného těla, eta je modul pružnosti nebo kontrakce těla, E je modul pružnosti určující stupeň roztažení nebo kontrakce těla pod vlivem mechanické namáhání.