Закон Гука: фізика

Деформацією називається зміна форми або об’єму тіла під дією прикладеної сили.

Деформація є пружною, якщо після припинення дії прикладеної сили, вона повністю зникає.

Якщо після припинення дії прикладеної сили об’єкт залишається деформованим, така деформація називається пластичної.

Здатність тіла протистояти деформації називається пружністю.

У техніці широко застосовуються пружинні пружини, за допомогою яких відбувається гасіння коливань, що викликаються дією зовнішніх сил. Самий тривіальний приклад – амортизатори в автомобілях.

Вивчаючи пружні властивості різних матеріалів, в 17 столітті Роберт Гук вивів закон (названий його ім’ям), який свідчить – для пружного деформування матеріалу необхідно прикласти силу, величина якої прямо пропорційна його деформації:

F = kx
Векторна формулювання закону Гука включає знак “мінус”, який говорить про те, що вектор деформації x завжди спрямований протилежно силі пружності F:

F = -kx
ВАЖЛИВО! Закон Гука справедливий тільки для пружно деформованих матеріалів.

Різні матеріали мають різний межею пружності – максимальним значенням сили, яка ще не викликає пластичну деформацію.

У разі, якщо прикладена сила не перевищує межу пружності матеріалу, тіло відчуває пружну деформацію, його ще називають ідеально пружним тілом. У формулі закону Гука коефіцієнт k називається коефіцієнтом пружності об’єкта, який залежить від матеріалу об’єкта і його розмірів (вимірюється в Н / м).

В якості практичного прикладу розглянемо задачу, в якій потрібно розрахувати коефіцієнт пружності пружин 4 амортизаторів автомобіля масою 500 кг, які можуть пружно деформуватися на відстань 10 см.

У ліву частину формули Гука замість сили F підставимо навантаження, що припадає на кожну пружину, для цього розділимо вага автомобіля на к-ть пружин:

mg / 4 = kx
Коефіцієнт пружності пружин буде дорівнює:

k = (mg) / (4x) = (500 · 9,8) / (4 · 0,1) = 12250 Н / м

ПОДІЛИТИСЯ:

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.