Hookes lov

Vi forklarer, hvad Hookes lovgivning er, dens formel og dens anvendelser inden for teknik og arkitektur. Derudover, hvordan elasticitet beregnes.

1. Hvad er Hookes lov?

Hookes lov om elasticitet, eller simpelthen Hookes lov, er det fysiske princip omkring faststoffers elastiske opførsel . Det blev formuleret i 1660 af den britiske videnskabsmand Robert Hooke, en nutidig af den berømte Isaac Newton.

Den teoretiske forskrift for denne lov er, at forskydningen eller deformation, der lider af en genstand, der udsættes for en kraft, vil være direkte proportional med den deformerende kraft eller belastningen. Det vil sige, at med større kraft, større deformation eller forskydning, eller som Hooke selv formulerede på latin: Ut tensed sic vis (som med forlængelsen, så styrken ).

Hookes lov er ekstremt vigtig på forskellige områder, såsom fysik og studiet af elastiske fjedre (dets hyppigste demonstration). Det er en grundlæggende forskrift for konstruktion og arkitektur, konstruktion og design, da det gør det muligt at forudse den måde, hvorpå en langvarig kraft eller en vægt vil ændre objekternes dimensioner over tid.

Det siges, at denne lov blev offentliggjort af Hooke i form af et mystisk anagram: ceiiinosssttuv, hvorfra den latinske erklæring om hans lov kan rekonstrueres, fordi han var bange for, at nogen ulovligt kunne tage besiddelse af Din opdagelse Et par år senere offentliggjorde han imidlertid sine konklusioner offentlig.

Det kan tjene dig: Generelle egenskaber ved stof

1. Hookes lovformel

Den grundlæggende formel for Hookes lov er som følger:

F = -kx

hvor:

• F er den deformerende kraft
• x er længden af komprimering eller forlængelse
• k er proportionalitetskonstanten, der er døbt som en fjederkonstant, normalt udtrykt i Newton over meter (N / m).

To målinger er nødvendige for beregningen af ​​x: den indledende længde (L ₀ ) og den endelige længde (L _f ), til beregning af L eller længdevariationen, dvs. deformationen. Derfor kan loven også være:

F = -k. L

1. Hookes lovansøgninger

Hookes lov er yderst nyttig på alle de områder, hvor der kræves fuld viden om materialers elastiske kapacitet. Ingeniørarbejde, arkitektur og konstruktion er de discipliner, hvor de bruges hyppigst.

For eksempel tillader denne lov at forudsige den effekt, som bilernes vægt har på en bro og på de materialer (såsom metal), hvorfra den er lavet. Det giver dig også mulighed for at beregne opførslen af ​​en bælg eller et sæt fjedre inden for en bestemt maskine eller industriel enhed.

Den bedst kendte anvendelse af Hookes lovgivning er i udviklingen af ​​dynamometre : enheder, der tillader skalalkraftsmåling, bestående af en fjeder og en skala.

1. Hooke Law and Elasticity

Anvendelsen af ​​Hookes lov til beregning af elasticitet varierer, hvad enten det er fjedre eller elastiske faste stoffer.

For at beregne fjederelasticiteten anvendes "fjederligningen", som er den mest generelle måde at formulere Hookes lovformel (den samme, som vi tilbudte ovenfor: F = -k.ΔL). Forskellen er, at k vil være fjederens elasticitetskonstant, afhængigt af fjederens længde og dens sammensætning.

Dette tillader blandt andet beregning af vinkelfrekvensen for svingning af fjederen (ω) ved hjælp af massen af ​​den belastning, der får den til at strække sig (m). Til dette anvender vi følgende formel:

ω = √ k / m

På den anden side, for at beregne elastisiteten af ​​elastiske faste stoffer, bør fjeders lovgivning generaliseres, da fordelingen af ​​spænding i deres kroppe er meget mere kompliceret end en bælg.

For at gøre dette bruges Lamé-Hooke-ligninger, der har specifikke formler for hvert faststof i henhold til dets specifikke form: endimensionel, tredimensionel isotropisk eller tredimensionel ortotrope. Men dette er spørgsmål, der kræver en meget mere kompleks og teknisk uddybning endnu.

Fortsæt med: Termodynamik