قانون هوک
From Wikipedia, the free encyclopedia
قانون هوک در فیزیک، مکانیک و دانش مواد کشسانی (الاستیسیته)، تقریبی است نشان دهندهٔ آن که تغییر طول یک ماده با بار وارد بر آن رابطهٔ خطی دارد. بسیاری از مواد تا زمانی که نیرو از حد کشسانی آنها کمتر باشد با تقریب خوبی از این قانون پیروی میکنند. انحراف از قانون هوک با افزایش میزان تغییرشکل زیاد میشود بهطوریکه در تغییرشکلهای زیاد، با خارج شدن ماده از دامنه کشسان خطی، این قانون کاربرد خود را از دست میدهد. موادی که قانون هوک برای آنها تقریب مناسبی باشد، مواد کشسان خطی یا «مواد هوکی» نام دارند. ساده شدهٔ قانون هوک بیان میدارد که کرنش با تنش رابطهٔ مستقیم دارد:
که در آن:
- x: جابجایی فنر فشرده یا کشیدهشده از نقطهٔ تعادل آن است. یکای x در دستگاه SI متر است.
- F: نیروی بازگردانندهٔ وارده از سوی فنر که با جابجایی انتهای فنر مقاومت میکند (نیروی مقاومت فنر) است؛ در دستگاه SI یکای آن نیوتن N یا کیلوگرممتر بر مجذور ثانیه Kg m s-۲ است.
- k: ثابت فنر است که در دستگاه SI یکای آن نیوتن بر متر یا کیلوگرم بر مجذور ثانیه است.
وقتی چنین رابطهای برای مادهای برقرار باشد، میتوان گفت که آن ماده رفتار خطی دارد و اگر نتایج آن را بر روی یک نمودار نمایش دهیم میبینیم که نتایج به صورت یک خط راست بدست آمدهاند. علامت منفی در سمت راست رابطهٔ بالا به این دلیل است که نیروی بازگردانندهٔ فنر و جابجایی فنر همواره در جهت مخالف یکدیگر عمل میکنند. مثلاً اگر فنر به سمت راست افزایش طول پیدا کند نیروی بازگردانندهٔ آن در سوی مخالف و به سمت چپ یعنی در جهت جمع شدن فنر وارد میشود.
قانون هوک پس از قرن ۱۷ میلادی به نام فیزیکدان بریتانیایی رابرت هوک نامگذاری شد. وی ابتدا در سال ۱۶۶۰ با عنوان مقلوب لاتین ارائه کرد[3] و در سال ۱۶۷۸ راه حلش را با عنوان رمزی Ut tensio, sic vis به معنی هرچقدرجابجایی همانقدر نیرو، منتشر کرد.