Selitämme, mikä Hooken laki on, sen kaava ja sen sovellukset tekniikassa ja arkkitehtuurissa. Myös kuinka elastisuus lasketaan.
Mikä on Hooken laki?
Hooken kimmoisuuslaki tai yksinkertaisesti Hooken laki on fysikaalinen periaate kimmoisan käyttäytymisen ympärillä. kiinteä. Sen muotoili vuonna 1660 brittiläinen tiedemies Robert Hooke, kuuluisan Isaac Newtonin aikalainen.
Tämän lain teoreettinen ohje on, että siirtymä tai muodonmuutos, jonka kohteena on a pakottaa, on suoraan verrannollinen muodonmuutosvoimaan tai kuormaan. Eli mitä suurempi voima, sitä suurempi muodonmuutos tai siirtymä, tai kuten Hooke itse muotoili sen latinaksi: Ut tensio sic vis ("Kuin laajennus, niin voima").
Hooken laki on erittäin tärkeä monilla aloilla, kuten fyysistä ja elastisten jousien tutkimus (hänen yleisin esittely). Se on peruskonsepti tekniikan ja arkkitehtuurin, rakentamisen ja design, koska sen avulla voidaan ennakoida tapa, jolla pitkittynyt voima tai a paino muuttaa kohteen mittoja sää.
Tämän lain sanotaan julkaiseneen Hooken salaperäisen anagrammin muodossa (ceiiinosssttuv), josta hänen lakinsa latinankielinen lausunto voidaan rekonstruoida, koska hän pelkäsi, että joku voisi ottaa hänen löytönsä laittomasti haltuunsa. Pari vuotta myöhemmin hän kuitenkin julkisti havaintonsa.
Hooken lain kaava Springsille
Yleisin Hooken lain kaava on seuraava:
F = -k. ΔL
Missä:
- F on muodonmuutosvoima
- ΔL on variaatio, joka pituus jousen joko puristus tai pidennys.
- k on suhteellisuuden vakio, joka on kastettu nimellä jousivakio, ilmaistaan yleensä newtoneina metreinä (N / m).
ΔL:n eli kohteen muodonmuutoksen laskemiseksi on tiedettävä alkupituus (L0) ja lopullinen pituus (Lf).
Katso myös:Elastisuus fysiikassa
Hooken lakisovellukset
Hooken laki on erittäin hyödyllinen kaikilla niillä aloilla, joilla tietoa täynnä materiaalien joustavuutta. Tekniikka, arkkitehtuuri ja rakentaminen ovat tieteenaloilla jossa sitä käytetään useimmin.
Tämän lain avulla voimme esimerkiksi ennustaa autojen painon vaikutuksen siltaan ja materiaaleihin, joista se on valmistettu (esim. metalli-). Sen avulla voidaan myös laskea palkeen tai jousisarjan käyttäytymistä tietyssä koneessa tai teollisuuslaitteessa.
Hooken lain tunnetuin sovellus on dynamometrien kehittäminen: jousesta ja asteikosta koostuvat laitteet, jotka mahdollistavat voimien skalaarimittauksen.
Hooken laki ja elastisuus
Hooken lain soveltaminen laskemaan joustavuus vaihtelee onko se jousia vai kiinteä elastinen.
Jousien kimmoisuuden laskemiseen käytetään "jousiyhtälöä", joka on yleisin tapa esittää Hooken lain kaava (sama, jonka tarjosimme edellä: F = -k. ΔL).
Kun tiedät jousivakion k ja jouseen kytketyn kappaleen massa, jousen värähtelyn kulmataajuus (ω) voidaan laskea seuraavalla kaavalla:
ω = √k/m
Toisaalta kimmoisten kiinteiden aineiden kimmoisuuden laskemiseksi jousilakia on yleistettävä, koska jännityksen jakautuminen niiden rungoissa on paljon monimutkaisempaa kuin palkeella.
Tätä varten käytetään Lamé-Hooke-yhtälöitä, joilla on omat kaavat kullekin kiinteälle aineelle sen muodon mukaan: yksiulotteinen, kolmiulotteinen isotrooppinen tai kolmiulotteinen ortotrooppinen. Mutta nämä ovat aiheita, jotka vaativat paljon monimutkaisempaa ja teknisempää käsittelyä.