Llei de Hooke

Quants de nosaltres ens preguntem què tan sorprenent es comporten els objectes quan s'exposen?

Per exemple, per què és el teixit, si ho estirarem en diferents direccions, pot arrossegar-lo durant molt de temps, i de sobte es trenca? I per què el mateix experiment és molt més difícil de sostenir amb un llapis? Què determina la resistència del material? Com es pot determinar fins a quin punt és susceptible de deformació o estirament?

Totes aquestes i moltes altres preguntes més de 300 anys, es va preguntar a si mateix un explorador anglès Robert Hooke. I va trobar les respostes ara combinades sota el títol general "Llei de Hooke".

Segons la seva investigació, cada material té un anomenat coeficient d'elasticitat . Aquesta propietat permet que el material s'estengui dins d'uns límits determinats. El coeficient d'elasticitat és constant. Això significa que cada material pot suportar només un cert nivell de resistència, després de la qual cosa arriba a un nivell de deformació irreversible.

En general, la Llei de Hooke es pot expressar mitjançant la fórmula:

F = k / x /,

On F és la força elàstica, k és el coeficient d'elasticitat ja esmentat, i / x / és el canvi en la longitud del material. Què significa el canvi d'aquest indicador? Sota la influència de la força, un determinat objecte estudiat, ja sigui una corda, cautxú o qualsevol altre, canvia, s'estén o disminueix. El canvi de longitud en aquest cas és la diferència entre la longitud original i la final de l'objecte estudiat. És a dir, quant s'ha estès / contret la primavera (cautxú, corda, etc.)

Per tant, sabent la longitud i el coeficient d'elasticitat constant per a un material determinat, es pot trobar la força amb què s'estira el material, o la força d'elasticitat, tal com es diu amb freqüència la Llei de Hooke.

També hi ha casos especials en què aquesta llei no es pot utilitzar en la seva forma estàndard. Es tracta de mesurar la força de deformació sota condicions de cisallament, és a dir, en situacions on una deformació és produïda per una determinada força que actua sobre el material en angle. La llei de Hooke sota cisallament es pot expressar així:

Τ = Gy,

On τ és la força requerida, G és un coeficient constant conegut com el mòdul de cisallament, i és l'angle de cisalla, el valor pel qual l'angle de inclinació de l'objecte ha canviat.

La força elàstica lineal (Llei de Hooke) només s'aplica en condicions de petites contraccions i ceps. Si, però, la força continua afectant l'objecte estudiat, arriba un punt quan perd les qualitats d'elasticitat, és a dir, arriba al límit d'elasticitat. La força exercida excedeix la força de resistència. Tècnicament, això es pot veure no només com un canvi en els paràmetres visibles del material, sinó també com una reducció de la seva resistència. La força necessària per canviar el material es redueix ara. En aquests casos, les propietats de l'objecte canvien, és a dir, el cos ja no es pot resistir. En la vida ordinària, veiem que es trenca, trenca, esclata, etc. No necessàriament, per descomptat, una violació de la integritat, però la qualitat, tot i patir de manera significativa. I el coeficient d'elasticitat, que és vàlid per a un material o cos de forma no distorsionada, deixa de ser significatiu en forma d'un distorsionat.

Aquest cas ens permet dir que el sistema lineal (directament proporcional a la dependència d'un paràmetre de l'altra) es va convertir en lineal quan es perd la interdependència dels paràmetres i el canvi es produeix de forma diferent.

Basant-se en aquestes observacions, Thomas Jung va crear la fórmula de mòdul d'elasticitat, que posteriorment es va nomenar en el seu honor i es va convertir en la base per crear la Teoria de l'elasticitat. El mòdul d'elasticitat permet considerar la deformació en els casos en què els canvis d'elasticitat són significatius. La llei té la forma:

E = σ / η,

On σ és la força aplicada a l'àrea transversal transversal del cos, η és el mòdul d'elongació o contracció del cos, E és el mòdul d'elasticitat que determina el grau d'estirament o contracció del cos sota la influència de l'estrès mecànic.