- Kas yra Huko dėsnis?
- Huko dėsnio formulė Springsams
- Huko įstatymo programos
- Huko dėsnis ir elastingumas
Mes paaiškiname, kas yra Huko dėsnis, jo formulė ir pritaikymas inžinerijoje bei architektūroje. Taip pat, kaip apskaičiuojamas elastingumas.
Kas yra Huko dėsnis?
Huko elastingumo dėsnis arba tiesiog Huko dėsnis yra fizinis principas, susijęs su elastingumu. kietas. Ją 1660 m. suformulavo britų mokslininkas Robertas Hukas, garsiojo Izaoko Niutono amžininkas.
Teorinė šio įstatymo nuostata yra ta, kad poslinkis arba deformacija, kurią patyrė objektas, veikiamas a jėga, bus tiesiogiai proporcinga deformuojančiai jėgai arba apkrovai. Tai reiškia, kad kuo didesnė jėga, tuo didesnė deformacija ar poslinkis, arba kaip pats Hukas suformulavo lotyniškai: Ut tensio sic vis („Kaip pratęsimas, taip ir jėga“).
Huko dėsnis yra nepaprastai svarbus įvairiose srityse, tokiose kaip fizinis ir elastinių spyruoklių tyrimas (dažniausias jo demonstravimas). Tai pagrindinė inžinerijos ir architektūros koncepcija, statyba ir dizainas, nes leidžia numatyti būdą, kaip užsitęsusi jėga ar a svorio pakeis objektų matmenis oras.
Teigiama, kad šį įstatymą Hukas paskelbė paslaptingos anagramos pavidalu (ceiiinosssttuv), iš kurio galima atkurti lotynišką jo įstatymo teiginį, nes bijojo, kad jo atradimą kas nors gali neteisėtai užvaldyti. Tačiau po poros metų jis paviešino savo išvadas.
Huko dėsnio formulė Springsams
Labiausiai paplitusi Huko dėsnio formulė yra tokia:
F = -k. ΔL
Kur:
- F yra deformuojanti jėga
- ΔL yra variacija, kuri ilgio spyruoklės, suspaudimo arba prailginimo.
- k yra proporcingumo konstanta, pakrikštyta kaip pavasario konstanta, paprastai išreiškiamas niutonais metrais (N/m).
Norint apskaičiuoti ΔL, tai yra objekto deformaciją, reikia žinoti pradinį ilgį (L0) ir galutinį ilgį (Lf).
Taip pat žiūrėkite:Elastingumas fizikoje
Huko įstatymo programos
Huko dėsnis yra labai naudingas visose srityse, kuriose žinių pilnas medžiagų elastingumo. Inžinerija, architektūra ir statybos yra disciplinas kurioje jis naudojamas dažniausiai.
Pavyzdžiui, šis dėsnis leidžia numatyti, kokį poveikį automobilių svoris turės tiltui ir medžiagoms, iš kurių jis pagamintas (pvz., metalo). Tai taip pat leidžia apskaičiuoti silfono ar spyruoklių rinkinio veikimą konkrečioje mašinoje ar pramoniniame įrenginyje.
Geriausiai žinomas Huko dėsnio taikymas yra dinamometrų kūrimas: prietaisai, sudaryti iš spyruoklės ir skalės, leidžiančių išmatuoti jėgas skaliariniu būdu.
Huko dėsnis ir elastingumas
Huko dėsnio taikymas apskaičiuojant elastingumas skiriasi, ar tai spyruoklės, ar kietas elastinga.
Spyruoklių elastingumui apskaičiuoti taikoma „spyruoklės lygtis“, kuri yra bendriausias Huko dėsnio formulės pateikimo būdas (ta pati, kurią siūlėme aukščiau: F = -k. ΔL).
Žinant spyruoklės konstantą k ir su spyruokle sujungto objekto masę, spyruoklės svyravimų kampinį dažnį (ω) galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
ω = √k / m
Kita vertus, norint apskaičiuoti tamprių kietųjų kūnų elastingumą, reikia apibendrinti spyruoklių dėsnį, nes įtempių pasiskirstymas jų kūnuose yra daug sudėtingesnis nei silfono.
Tam naudojamos Lamé-Hooke lygtys, kurios turi specifines formules kiekvienai kietajai medžiagai pagal konkrečią jo formą: vienmatę, trimatę izotropinę arba trimatę ortotropinę. Tačiau tai yra dalykai, kuriems reikia daug sudėtingesnio ir techninio išdirbimo.