עיקרי מדע

פיזיקת החוק של הוק

פיזיקת החוק של הוק
פיזיקת החוק של הוק

וידאו: חוק הוק- כוח קפיץ 2024, יולי

וידאו: חוק הוק- כוח קפיץ 2024, יולי
Anonim

חוק הוק, חוק האלסטיות שגילה המדען האנגלי רוברט הוק בשנת 1660, הקובע כי עבור עיוותים קטנים יחסית של אובייקט, העקירה או גודל העיוות עומדים ביחס ישיר לכוח או לעומס המתעוות. בתנאים אלה האובייקט חוזר לצורתו וגודלו המקוריים עם הסרת העומס. ניתן להסביר את התנהגותם האלסטית של מוצקים על פי חוקו של הוק על ידי העובדה שעקירות קטנות של מולקולות המרכיב, האטומים או היונים שלהם ממקומות נורמליים, פרופורציונליות גם הן לכוח הגורם לעקירה.

ניתן להפעיל את הכוח המעוות על מוצק על ידי מתיחה, דחיסה, סחיטה, כיפוף או פיתול. לפיכך, חוט מתכת מפגין התנהגות אלסטית על פי חוק הוק מכיוון שהגידול הקטן באורכו כאשר הוא נמתח על ידי כוח מיושם מכפיל את עצמו בכל פעם שמכפיל את הכוח. מבחינה מתמטית החוק של הוק קובע כי הכוח המופעל F שווה ל- K קבוע פי העקירה או השינוי באורך x, או F = kx. הערך של k תלוי לא רק בסוג החומר האלסטי הנבדק אלא גם במידותיו ובצורתו.

בערכים גדולים יחסית של כוח מיושם, לעיתים קרובות עיוות החומר האלסטי גדול מהצפוי על סמך החוק של הוק, למרות שהחומר נשאר אלסטי וחוזר לצורתו וגודלו המקוריים לאחר הסרת הכוח. החוק של הוק מתאר את התכונות האלסטיות של חומרים רק בתחום בו הכוח והעקירה הם פרופורציונליים. (ראו עיוות וזרימה.) לפעמים החוק של הוק מנוסח כ- F = −kx. בביטוי זה F כבר לא מתכוון לכוח המופעל אלא פירושו כוח השיקום השווה והמופנה בניגוד, הגורם לחומרים אלסטיים לחזור לממדיהם המקוריים.

החוק של הוק עשוי להתבטא גם במונחים של לחץ ומתח. לחץ הוא הכוח על אזורי היחידה בתוך חומר שמתפתח כתוצאה מהכוח המופעל חיצונית. זן הוא העיוות היחסי שמופק כתוצאה ממתח. עבור מתח קטן יחסית, הלחץ פרופורציונלי למתח. לביטויים מסוימים לחוקו של הוק בצורה זו, ראה מודולוס בתפזורת; מודול גזירה; המודולוס של יאנג.