Hooken laki

Kuinka moni meistä ihmetteli, kuinka hämmästyttävästi esineet käyttäytyvät altistuessaan heille?

Esimerkiksi miksi kankaita, jos venytämme sen sisääneri puolin, voi vetää pitkään ja hetkessä repimään yhtäkkiä? Ja miksi samaa kokeilua on paljon vaikeampi pitää kynällä? Mikä määrittää materiaalin vastuksen? Miten voit määrittää, missä määrin se voi muuttua tai venyttää?

Kaikki nämä ja monet muut kysymykset yli 300 vuotta sitten kysyivät itseltään englantilainen tutkimusmatkailija Robert Hooke. Ja hän löysi vastaukset, jotka nyt yhdistyivät yleisen nimikkeen "Hooken lain" alle.

Tutkimuksensa mukaan jokaisella materiaalilla on niin sanottu elastisuuden kerroin. Tämä ominaisuus mahdollistaa materiaalinvenyttää tietyissä rajoissa. Elastisuuden kerroin on vakio. Tämä tarkoittaa, että jokainen materiaali kestää vain tietyn vastustuskyvyn, jonka jälkeen se saavuttaa palautumattoman muodonmuutoksen.

Yleensä Hooken laki voidaan ilmaista kaavalla:

F = k / x /

jossa F on joustava voima, k on jo mainittuelastisuuden kerroin, a / x / - materiaalin pituuden muutos. Mitä tarkoitetaan muuttamalla tätä indikaattoria? Voiman vaikutuksen alaisena tietyn tutkittu esine, olipa se merkkijono, kumi tai muu, muuttaa, venyttää tai kutistua. Pituuden muutos tässä tapauksessa on tutkittavan kohteen alkuperäisen ja viimeisen pituuden välinen ero. Eli kuinka jousi on venytetty / supistunut (kumi, merkkijono jne.)

Täten tietyn materiaalin pituuden ja vakion kertoimen tuntemisella voidaan löytää voima, jolla materiaali venytetään, tai joustavuus, kuten usein kutsutaan Hooken lakiksi.

On myös erityistapauksia, joissatätä lakia ei voida käyttää vakiomuotoisessa muodossaan. Kyseessä on muodonmuutoksen voiman mittaaminen leikkausolosuhteissa, ts. Tilanteissa, joissa muodonmuutos syntyy tietyllä voimalla, joka vaikuttaa materiaaliin kulmassa. Hooken leikkauslaki voidaan ilmaista näin:

τ = Gy,

missä τ on vaadittu voima, G on vakiokertoimena, joka tunnetaan leikkausmoduulina, y on leikkauskulma, arvo, jolla kohteen kallistuskulma on muuttunut.

Lineaarinen joustava voima (Hooken laki) on sovellettavissaVain pienissä supistuksissa ja kannoissa. Jos voima vaikuttaa edelleen aiheeseen, silloin tulee kohta, kun se menettää elastisuuden ominaisuutensa, eli saavuttaa sen elastisuusrajan. Voimassa oleva voima ylittää vastusvoiman. Teknisesti tämä näkyy paitsi aineen näkyvien parametrien muutoksena myös myös vastuksen vähenemisenä. Materiaalin vaihtamiseen tarvittava voima on nyt vähentynyt. Tällaisissa tapauksissa kohteen ominaisuudet muuttuvat, eli keho ei enää pysty vastustamaan. Tavallisessa elämässä näemme, että se repeytyy, katkeaa, puhkeaa jne. Ei välttämättä tietenkään loukkaus eheydestä, mutta laatu kärsivät merkittävästi. Ja elastisuuden kerroin, joka pätee materiaaliin tai kehoon vääristyneessä muodossa, lakkaa olemasta merkitsevä vääristyneen muodon muodossa.

Tässä tapauksessa voimme sanoa, että lineaarinenjärjestelmä (suoraan verrannollinen yhden parametrin riippuvuuteen toisesta) muuttui epälineaariseksi, kun parametrien välinen riippuvuus menetettiin ja muutos tapahtuu toisen periaatteen mukaisesti.

Tällaisten havaintojen perusteella Thomas Jung loielastinen moduuli kaava, joka myöhemmin nimitettiin hänen kunniakseen ja perustui elastisuuden teorian luomiseen. Elastisuuden moduuli mahdollistaa muodonmuutoksen tarkastelun tapauksissa, joissa elastisuuden muutokset ovat merkittäviä. Laki on muotoa:

E = σ / η,

jossa σ on poikittaiselle alueelle kohdistuva voimaη on kehon elongaation tai puristuksen moduuli, E on joustavuusmoduuli, joka määrää kehon venytyksen tai supistumisen asteen mekaanisen rasituksen vaikutuksen alaisena.