закон гука
Закон Гука формулюється так: сила пружності, яка виникає при деформації тіла, внаслідок програми сторонніх сил, пропорційно його подовження. Деформація в свою чергу це зміна міжатомних або міжмолекулярних відстань речовини під дією зовнішніх сил. Сила пружності це сила, яка прагне повернути ці атоми або молекули в стан рівноваги.
Формула 1 - Закон Гука.
F - Сила пружності.
k - жорсткість тіла (Коефіцієнт пропорційності, який залежить від матеріалу тіла і його форми).
x - Деформація тіла (подовження або стиснення тіла).
Цей закон був відкритий Робертом Гуком в 1660 р. Він провів експеримент, який полягав в тому що. Тонка сталева струна була закріплена одним кінцем, а до другого кінця прикладалася різне зусилля. Простіше кажучи, струна була підвішена до стелі, і до неї прикладався вантаж різної маси.
Малюнок 1 - Розтягування струни під дією сили тяжіння.
В результаті досвіду Гук з'ясував, що в невеликих межах залежність розтягування тіла лінійна щодо сили пружність. Тобто при додатку одиниці сили, тіло подовжується, на одиницю довжини.
Малюнок 2 - Графік залежності сили пружності від видовження тіла.
Нуль на графіку це вихідна довжина тіла. Все що справа це збільшення довжини тіла. Сила пружності при цьому має від'ємне значення. Тобто вона прагнути повернути тіло в початковий стан. Відповідно спрямована зустрічно деформирующей силі. Все що зліва стиснення тіла. Сила пружності позитивна.
Розтягування струни залежить не тільки від зовнішньої сили, а й від перетину струни. Тонка струна ще якось розтягнеться від невеликої ваги. А ось якщо взяти струну, тієї ж довжини, але діаметром скажімо в 1 м. Те складно собі уявити яку вагу потрібно для її розтягування.
Для оцінки того як сила діє на тіло певного перерізу вводиться поняття нормальне механічне напруження.
Формула 2 - нормальне механічне напруження.
S-Площа поперечного перерізу.
Ця напруга, в кінцевому рахунку, пропорційно відносному подовженню тіла. Відносне подовження це відношення приросту довжини тіла до його загальної довжини. А коефіцієнт пропорційності називається модулем Юнга. Модуль тому що значення подовження тіла береться за модулем, без урахування знака. Чи не береться до уваги, коротшає тіло або подовжується. Важливо зміна його довжини.
Формула 3 - Модуль Юнга.
| E | - Відносне подовження тіла.
s- нормальне напруга тіла.