- Kaj je Hookeov zakon?
- Hookeova zakonska formula za Springs
- Uporaba Hookeovega prava
- Hookeov zakon in elastičnost
Pojasnimo, kaj je Hookeov zakon, njegovo formulo in uporabo v inženirstvu in arhitekturi. Tudi kako se izračuna elastičnost.
Kaj je Hookeov zakon?
Hookeov zakon elastičnosti ali preprosto Hookeov zakon je fizični princip elastičnega obnašanja trdna. Oblikoval jo je leta 1660 britanski znanstvenik Robert Hooke, sodobnik slavnega Isaaca Newtona.
Teoretični predpis tega zakona je, da je premik ali deformacijo, ki jo je utrpel predmet, podvržen a sila, bo neposredno sorazmerna z deformacijsko silo ali obremenitvijo. Se pravi, večja kot je sila, večja je deformacija ali premik, ali kot je to v latinščini izrazil sam Hooke: Ut tensio sic vis ("Kot podaljšek, tako sila").
Hookeov zakon je izjemno pomemben na različnih področjih, kot je npr fizično in študij elastičnih vzmeti (njegova najpogostejša demonstracija). Je temeljni koncept za inženiring in arhitekturo, gradbeništvo in oblikovanje, saj omogoča predvidevanje načina, na katerega bo dolgotrajna sila ali a utež bo spremenila dimenzije predmetov v vreme.
Ta zakon naj bi objavil Hooke v obliki skrivnostnega anagrama (ceiiinosssttuv), iz katerega je mogoče rekonstruirati latinsko izjavo njegovega zakona, ker se je bal, da bi kdo nezakonito prevzel njegovo odkritje. Nekaj let pozneje pa je svoje ugotovitve objavil.
Hookeova zakonska formula za Springs
Najpogostejša formula za Hookeov zakon je naslednja:
F = -k. ΔL
Kje:
- F je deformirajoča sila
- ΔL je različica, ki jo dolžina vzmeti, bodisi stiskanja ali podaljška.
- k je konstanta sorazmernosti krščena kot vzmetna konstanta, na splošno izraženo v newtonih v metrih (N / m).
Za izračun ΔL, to je deformacije predmeta, je potrebno poznati začetno dolžino (L0) in končno dolžino (Lf).
Poglej tudi:Elastičnost v fiziki
Uporaba Hookeovega prava
Hookeov zakon je izjemno uporaben na vseh tistih področjih, na katerih je znanje polna elastične zmogljivosti materialov. inženiring, arhitekturo in gradnja sta discipline v kateri se najpogosteje uporablja.
Ta zakon nam na primer omogoča, da predvidimo učinek, ki ga bo imela teža avtomobilov na most in na materiale, iz katerih je izdelan (npr. kovinski). Omogoča tudi izračun obnašanja meha ali niza vzmeti znotraj določenega stroja ali industrijske naprave.
Najbolj znana uporaba Hookeovega zakona je razvoj dinamometrov: naprav, sestavljenih iz vzmeti in lestvice, ki omogoča skalarno merjenje sil.
Hookeov zakon in elastičnost
Uporaba Hookeovega zakona za izračun elastičnost se razlikuje ali gre za vzmeti oz trdna elastična.
Za izračun elastičnosti vzmeti se uporablja »enačba vzmeti«, ki je najsplošnejši način postavitve formule Hookeovega zakona (isti, ki smo ga ponudili zgoraj: F = -k. ΔL).
Če poznamo konstanto vzmeti k in maso predmeta, ki je povezan z vzmetjo, lahko kotno frekvenco nihanja vzmeti (ω) izračunamo z naslednjo formulo:
ω = √k / m
Po drugi strani pa je treba za izračun elastičnosti elastičnih trdnih snovi posplošiti zakon vzmeti, saj je porazdelitev napetosti v njihovih telesih veliko bolj zapletena kot pri mehu.
Za to se uporabljajo Lamé-Hookeove enačbe, ki imajo posebne formule za vsako trdno snov glede na njeno specifično obliko: enodimenzionalno, tridimenzionalno izotropno ali tridimenzionalno ortotropno. Toda to so teme, ki zahtevajo veliko bolj zapleteno in tehnično obdelavo.