- Что такое закон Гука?
- Формула закона Гука для источников
- Применение закона Гука
- Закон Гука и эластичность
Мы объясняем, что такое закон Гука, его формула и его применение в инженерии и архитектуре. Также как рассчитывается эластичность.
Что такое закон Гука?
Закон упругости Гука, или просто закон Гука, - это физический принцип, связанный с упругим поведением твердый. Его сформулировал в 1660 году британский ученый Роберт Гук, современник знаменитого Исаака Ньютона.
Теоретическая заповедь этого закона состоит в том, что смещение или деформация объекта, подвергшегося сила, будет прямо пропорционально деформирующей силе или нагрузке. То есть, чем больше сила, тем больше деформация или смещение, или, как сам Гук сформулировал это на латыни: Uttensio sic vis («Как расширение, так и сила»).
Закон Гука чрезвычайно важен в различных областях, таких как физический и изучение упругих пружин (его наиболее частая демонстрация). Это фундаментальная концепция для инженерии и архитектуры, строительства и дизайн, поскольку он позволяет предвидеть способ, которым длительное воздействие или масса изменит размеры объектов в Погода.
Говорят, что этот закон был опубликован Гук в форме загадочной анаграммы (Ceiiinosssttuv), из которого можно восстановить латинское изложение его закона, потому что он боялся, что кто-то может незаконно завладеть его открытием. Однако через пару лет он обнародовал свои выводы.
Формула закона Гука для источников
Наиболее распространенная формула закона Гука выглядит следующим образом:
F = -k. ΔL
Где:
- F деформирующая сила
- ΔL это вариант, который длина пружины на сжатие или растяжение.
- k это константа пропорциональности, крещённая как жесткость пружины, обычно выражается в ньютонах на метр (Н / м).
Для расчета ΔL, то есть деформации объекта, необходимо знать начальную длину (L0) и конечную длину (Lf).
Смотрите также:Упругость в физике
Применение закона Гука
Закон Гука чрезвычайно полезен во всех тех областях, в которых знание наполнен эластичной способностью материалов. Инженерное дело, архитектура и строительство дисциплины в котором он используется наиболее часто.
Например, этот закон позволяет нам предсказать влияние веса автомобилей на мост и материалы, из которых он сделан (например, металл). Он также позволяет рассчитать поведение сильфона или набора пружин в конкретной машине или промышленном устройстве.
Наиболее известным применением закона Гука является разработка динамометров: устройств, состоящих из пружины и шкалы, которые позволяют измерять силы скалярно.
Закон Гука и эластичность
Применение закона Гука для расчета эластичность различается, пружины ли это, или твердый эластичный.
Для расчета упругости пружин применяется «уравнение пружины», которое является наиболее общим способом составления формулы закона Гука (той же, что мы предложили выше: F = -k. ΔL).
Зная жесткость пружины k и массу объекта, соединенного с пружиной, угловую частоту колебаний пружины (ω) можно рассчитать по следующей формуле:
ω = √k / м
С другой стороны, чтобы вычислить упругость упругих тел, закон пружин должен быть обобщен, поскольку распределение напряжений в их телах намного сложнее, чем в сильфоне.
Для этого используются уравнения Ламе-Гука, которые имеют определенные формулы для каждого твердого тела в соответствии с его конкретной формой: одномерное, трехмерное изотропное или трехмерное ортотропное. Но это предметы, требующие гораздо более сложной технической проработки.