Hooke의 법칙은 1660 년 영국 과학자 Robert Hooke가 개발 한 탄력성 법입니다. 이러한 조건에서 하중이 제거되면 항목은 원래 모양과 치수로 돌아갑니다. 정상 위치로부터의 구성 분자, 원자 또는 이온의 경미한 변위가 변위를 생성하는 힘에 비례한다는 사실은 Hooke의 방정식에 따라 고체의 탄성 거동을 설명한다.
스트레칭, 압축, 압착, 굽힘 및 비틀림은 모두 고체를 왜곡하는 데 사용될 수 있습니다. Hooke의 법칙에 따르면, 금속 와이어는 힘이 두 배가 될 때마다 길이의 완만 한 증가가 두 배로 증가하기 때문에 적용된 힘에 의해 확장 될 때 탄성 거동을 나타냅니다. Hooke의 법칙은 적용된 힘 F가 길이 x 배의 변위 또는 변화와 일정한 k 또는 f =-kx와 같다고 주장합니다. k의 값은 탄성 재료의 유형뿐만 아니라 치수와 모양에 의해서도 결정됩니다.
Hooke 's Law의 공식
하중이 재료의 탄성 한계를 초과하지 않는 한, 많은 재료 가이 탄력성을 준수합니다. 선형 탄성 또는 "후보"재료는 Hooke의 법칙이 유용한 근사치 인 재료입니다. Hooke의 법칙은 스트레스가 직접적인 관계에서 긴장에 비례한다고 말합니다.
Hooke의 법칙은 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다.
f =-kx
여기,
x는 평형 위치에서 스프링 끝의 변위
입니다.f는 그 끝에서 스프링에 의해 가해지는 복원력입니다
k는 속도 또는 스프링 상수라고 불리는 상수입니다
Hooke 's Law의 설명
Hooke의 법칙은 스프링을 확장하거나 압축하는 데 필요한 힘이 이동하는 거리에 비례한다고 주장하는 물리학 원칙입니다. 이 규칙은 영국 물리학자인 Robert Hooke의 이름을 따서 명명되었으며, 17 세기에 봄에 적용된 세력과 탄력 사이의 관계를 보여 주려고 노력했다. 1660 년에 그는 법을 라틴 아나그램으로 공식화했으며, 1678 년에 그는 대답을 ut tensio, sic vis (“확장자로서”또는“확장은 힘에 비례합니다”)로 출판했습니다.
.Hooke의 법칙은 탄성에 대한 전통적인 설명의 첫 번째 예입니다. 왜곡 된 후 원래 모양으로 돌아 오는 능력은 "복원력"이라고합니다. 이 회복력은 종종 Hooke의 법에 따라 경험이있는“스트레치”의 양에 비례합니다.
Hooke의 법칙은 스프링의 행동과 탄성 신체가 왜곡되는 다른 많은 상황을 지배합니다. 여기에는 풍선을 불고 고무 밴드를 당기고 고층 빌딩을 구부리고 흔들리는 데 필요한 풍력의 양을 계산하는 것에 이르기까지 모든 것이 포함될 수 있습니다.
.Hooke의 법칙은 뉴턴의 정적 평형 규칙과 가장 일반적인 형태로 호환됩니다. 그들은 함께 사용될 때 형성된 특성의 본질적인 재료를 기반으로 복잡한 항목에 대한 복잡한 항목에 대한 변형과 스트레스 사이의 관계를 추론하는 것을 가능하게합니다. 균일 한 단면이있는 균질 한 막대가 늘어나면 단순한 스프링처럼 행동하며, 단순한 스프링 (k)은 단면 영역에 정확히 비례하고 길이에 반비례하는 강성 (k).
Hooke 법의 또 다른 매혹적인 측면은 그것이 열역학의 첫 번째 법칙을 완벽하게 보여줍니다. 모든 스프링은 압축되거나 팽창 할 때 제공된 에너지를 거의 완벽하게 보존합니다. 자연 마찰은 유일한 에너지 손실 원입니다. 또한 Hooke의 법칙에는 파도와 같은주기적인 기능이 포함됩니다. 주기적인 기능에서, 왜곡 된 상태에서 방출 된 스프링은 비례력으로 원래 위치로 돌아갑니다. 모션의 파장과 주파수도 측정하고 추정 할 수 있습니다.
Hooke 's Law Applications
균형 휠의 생성, 기계식 시계, 휴대용 시계, 스프링 스케일 및 고상의 개발을 허용했습니다. 또한 Hooke의 법칙은 다양한 과학 및 공학 분야에 기인합니다 (변형의 힘이 충분히 작다면) 모든 고체의 근사치이기 때문입니다. 이 분야에는 지진학, 분자 역학 및 음향이 포함됩니다.
Hooke 's Law Dissadvantages
Hooke 's Law는 많은 고전적인 역학과 마찬가지로 제한된 상황에만 적용될 수 있습니다. 영구적 인 왜곡이나 상태의 변화를 일으키지 않고 특정 최소 크기를 지나서 (또는 최대 크기를 넘어서) 물질을 쇄도하거나 늘릴 수 없으므로 일정량의 힘 또는 변형에만 적용됩니다. 실제로 많은 재료는 탄성 한계에 도달하기 훨씬 전에 Hooke의 법칙에서 눈에 띄게 벗어납니다.
결론
재료가 탄성 상태를 유지하고 원래의 모양과 크기로 돌아가더라도 힘이 제거 된 후에도 탄성 재료의 변형은 비교적 큰 적용의 값에서 Hooke의 법칙에 기초하여 예상되는 것보다 더 많습니다. Hooke의 법칙은 힘과 변위가 비례하는 지역에서만 재료의 탄성 특성을 설명합니다. F =-kx는 Hooke의 법칙이 어떻게 쓰여지 는가입니다. f 더 이상 적용된 힘을 말하지 않고, 탄성 재료가 원래 치수로 돌아갈 수 있도록 동등하고 반대로 지시 된 복원력을 의미합니다.
Hooke의 법칙은 스트레스 변형 관계로 명시 될 수 있습니다. 스트레스는 재료 내 단위 영역에서 외부 적으로 적용된 힘의 결과로 발생하는 힘입니다. 응력으로 인한 상대 변형은 변형이라고합니다. 스트레스는 상대적으로 겸손한 스트레스에 대한 변형과 관련이 있습니다.
