Законът на Хоук

Колко от нас се чудеха колко удивително са предметите, когато се изправят пред тях?

Например, защо тъканта, ако я разтеглим в различни посоки, може да се влачи за дълго време, и веднага изведнъж се счупи? И защо същият експеримент е много по-трудно да се държи с молив? Какво определя съпротивлението на материала? Как можете да определите до каква степен тя може да бъде деформирана или опъната?

Всички тези и много други въпроси преди повече от 300 години се питали за английски изследовател Робърт Хук. И намерил отговорите, обединени под общото заглавие "Законът на Хук".

Според изследванията си, всеки материал има т.нар коефициент на еластичност. Тази характеристика позволява на материала да се простира в определени граници. Коефициентът на еластичност е постоянен. Това означава, че всеки материал може да издържи само определено ниво на съпротивление, след което достига ниво на необратима деформация.

По принцип законът на Hooke може да бъде изразен с формулата:

F = k / х /

където F е еластичната сила, k е вече споменатият еластичен коефициент и / x / е промяната в дължината на материала. Какво има предвид чрез промяна на този показател? Под влияние на сила, определен обект, независимо дали е низ, каучук или друг вид, се променя, протяга или свива. Промяната в дължината в този случай е разликата между първоначалната и крайната дължина на изследвания обект. Тоест, до колко пролетта се е разтеглила (гума, нишка и т.н.)

Следователно, знаейки дължината и коефициента на постоянна еластичност за даден материал, може да се намери силата, с която се разтяга материалът, или сила на еластичност, както често се нарича законът на Хук.

Съществуват и специални случаи, при които този закон не може да бъде използван в стандартната му форма. Става въпрос за измерване на силата на деформация при условия на срязване, т.е. в ситуации, при които деформация се създава от определена сила, действаща върху материала под ъгъл. Законът на Хуке под срязване може да бъде изразен по следния начин:

tau- = Gy,

където t е необходимата сила, G е постоянен коефициент, известен като модул на срязване, y е ъгъла на срязване, стойността, с която се е променил ъгълът на наклона на обекта.

линеен еластична сила (Законът на Hooke) е приложим само при условия на малки контракции и напрежения. Ако силата продължава да повлиява на субекта, тогава идва момент, когато губи свойствата си на еластичност, т.е. достига границата на еластичност. Изпълнената сила надвишава силата на съпротивление. Технически това може да се види не само като промяна на видимите параметри на материала, но и като намаляване на съпротивлението му. Силата, необходима за промяна на материала, е намалена. В такива случаи, свойствата на промяната на обекта, т.е. тялото вече не може да устои. В обикновения живот виждаме, че сълзите, паузите, изблиците и т.н. Разбира се, не е необходимо да се нарушава целостта, но качеството в този случай е значително засегнато. И коефициентът на еластичност, който е валиден за материал или тяло в ненарушена форма, престава да бъде значителен под формата на изкривена.

Този случай ни позволява да кажем, че линейната система (директно пропорционална на зависимостта на един параметър от другата) стана нелинейна, когато взаимозависимостта на параметрите се загуби и промяната възниква в съответствие с различен принцип.

Въз основа на такива наблюдения Томас Йънг създава формулата за еластичен модул, която по-късно се споменава в негова чест и се превръща в основа за създаване на теорията за еластичността. Модулът на еластичност позволява да се вземе предвид деформацията в случаите, когато промените в еластичността са значителни. Законът има формата:

E = сигма- / ета-,

където Сигма е силата, приложена към напречната площ на напречното сечение на изследваното тяло, ета е модулът на удължаване или свиване на тялото, Е е модулът на еластичност, определящ степента на опъване или свиване на тялото под влияние механичен стрес.