탄력의 법칙은 1660 년 영국 과학자 Robert Hooke에 의해 개발되었으며, 물체의 상대적으로 적당한 변형을 위해 변형의 변위 또는 크기는 적용된 힘 또는 하중에 직접 비례한다고 언급했다. 하중이 완화 된 후 정상 크기와 모양으로 되돌아갑니다. 고체가 왜 탄력이 있는지 이해하려면, 그들의 구성 분자 또는 원자/이온의 변위가 또한 변위를 생성하는 힘에 비례한다는 것을 아는 것이 중요합니다. 스트레스와 긴장 측면에서 Hooke의 법칙은 작은 변형의 경우 스트레스와 긴장이 서로 비례한다고 말합니다.
스트레스와 스트레인 측면에서 Hooke의 법률 방정식
인간의 독창성은 봄을 만들기 위해 많은 시간을 보냈습니다. 압축 스프링, 확장 스프링, 비틀림 스프링 및 코일 스프링을 포함한 다양한 종류의 스프링이 있으며,이 모든 것이 다양한 목적으로 사용됩니다. 17 세기 후반과 18 세기 초, 과학 혁명은 광범위한 제조 제품의 개발로 이어졌습니다.
탄성 물체는 자동차 서스펜션 시스템, 진자 시계, 쥐 트랩, 핸드 전단, 시계, 와인리 장난감 및 디지털 마이크로 미러 장치와 같은 다양한 방식으로 사용할 수 있습니다.
시간이 지남에 따라 개발 된 다른 많은 기술과 마찬가지로 광범위하게 사용되기 전에 역학에 대한 기본적인 이해가 필요합니다. 탄력성, 비틀림 및 힘 원리를 결합한 Hooke의 법칙은 스프링과 함께 일할 때 이해하는 중요한 개념입니다.
주어진 거리로 탄성 스프링을 연장하거나 압축하는 데 필요한 전력의 양은 물리의 원칙 인 Hooke의 법칙에 의해 결정됩니다. 17 세기 초 Robert Hooke라는 영국의 물리학자는 봄에 적용된 압력이 어떻게 탄력성과 관련이 있는지 보여주기 위해 노력했습니다. 1660 년에 그는 처음에 법을 라틴 아나그램으로 공식화했습니다. 그는 1678 년에“UT Tension, Sic Vis”로 답변을 출판했습니다. 이는“확장으로서”를 의미하므로 원래 언어로“힘에 비례합니다”를 의미합니다.
.이것을 표현하는 방정식은 f =-kx로 작성 될 수 있으며, 여기서 k는 스프링 상수이고 f는 변형 또는 응력 형태로 스프링에 적용됩니다. X는 스프링이 얼마나 늘어 났는지를 나타내고 K는 이번 봄이 얼마나 뻣뻣한 지 보여줍니다.
Hooke 's Law의 사례
Hooke의 법칙은 왜곡 후 원래 모양으로 돌아갈 수있는 물체 또는 재료의 능력을 설명합니다. "복원력"은 왜곡을 경험 한 후 원래 모양을 복원하는 능력을 나타냅니다. Hooke의 법칙에 따르면, 경험이있는“스트레치”의 양은 종종이 회복력에 비례합니다.
Hooke의 법칙은 스프링의 행동을 지배하지만 탄성 물체가 변형되는 다른 많은 사례에도 적용됩니다. 풍선을 부풀리고 고무 밴드를 잡아 당기는 것은 단순에서 복잡한 것까지 이러한 활동의 두 가지 예일뿐입니다.
밸런스 휠의 발명 외에도이 법은 기계식 시계, 스프링 스케일 및 마노 미터 (또는 압력 게이지)를 포함한 몇 가지 실용적인 용도 및 예를 가졌습니다. 이런 이유로, 많은 과학 및 공학 분야의 많은 분야는 Robert Hooke 가이 법을 발견 한 것에 대해 책임을집니다. 지진학, 분자 역학 및 음향은이 중 하나입니다.
그러나 대부분의 고전적인 역학과 마찬가지로 Hooke의 법칙은 좁은 맥락에서만 적용됩니다. 특정 수준의 힘 또는 변형이 관련되면 짧은 시간 동안 만 적용됩니다. 많은 재료의 경우 Hooke의 법칙의 탄성 한계가 초과되기 전입니다.
Hooke의 법칙은 여전히 광범위한 형태의 Newton의 정적 평형 원칙과 호환됩니다. 결과적으로 기본 재료 특성에 기초하여 복잡한 물체에 대한 변형과 응력 사이의 관계를 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 강성 (k)은 단면적과 직접 관련이 있으며 균일 한 단면의 균질 한 막대에 대한 길이에 반비례합니다.
또한 Hooke의 법칙은 열역학의 첫 번째 법칙의 완벽한 예입니다. 스프링을 압축하거나 스트레칭하면 거의 항상 완벽한 에너지 절약이 발생합니다. 자연 마찰은 유일한 에너지 손실 원입니다. 또한 Hooke의 법칙은 파도와 유사한주기적인 기능을 가지고 있습니다. 변형 된 위치에서 해방 된 스프링의주기적인 기능은 해당 양의 힘으로 원래 위치로 돌아갑니다. 모션 파장과 주파수도 측정 할 수 있습니다.
스트레스와 변형 측면에서 Hooke의 법칙에 따르면, 탄성 물체 또는 물질의 변형 또는 변형은 스트레스에 비례하고, 현대 탄성 이론은 일반화 된 변형입니다. "비례 요인"에는 수많은 독립적 인 구성 요소가 포함될 수 있으므로 더 이상 단일 실제 숫자가 아닐 수 있습니다.
Hooke 's Law Applications
Hooke의 법칙은 다음과 같은 방법으로 사용될 수 있습니다.
- 압력계, 스프링 스케일 및 시계 밸런스 휠은이 원리를 사용합니다.
- Hooke의 법칙, 지진학, 음향 및 분자 역학의 분야가 모두 시작되었습니다.
Hooke의 법률 단점
Hooke의 법칙에는 다음과 같은 몇 가지 단점이 있습니다.
- Hooke의 법칙이 적용되지 않으면
- 재료가 더 이상 탄력적이지 않습니다.
- 힘과 변형이 겸손하다면 Hooke의 법칙은 고형 몸에 대한 법률을 유지합니다.
- Hooke의 법칙은 보편적으로 적용되지 않습니다. 그것은 침입 지점까지 뻗어 있지 않은 재료에만 적용됩니다.
결론
1660 년 영국 과학자 인 Robert Hooke가 발견 한 탄력성 법인 스트레스와 긴장 측면에서 Hooke의 법칙은 항목의 상대적으로 겸손한 변형에 대해 변형의 변위 또는 크기가 변형력 또는 부하에 직접적으로 비례한다고 주장합니다.
