- Luật Hooke là gì?
- Công thức định luật Hooke cho lò xo
- Các ứng dụng luật của Hooke
- Định luật Hooke và độ co giãn
Chúng tôi giải thích định luật Hooke là gì, công thức của nó và các ứng dụng của nó trong kỹ thuật và kiến trúc. Ngoài ra, cách tính độ co giãn.
Luật Hooke là gì?
Định luật Co giãn của Hooke, hay đơn giản là Định luật Hooke, là nguyên lý vật lý xung quanh hành vi co giãn của cứng. Nó được xây dựng vào năm 1660 bởi nhà khoa học người Anh Robert Hooke, người cùng thời với Isaac Newton nổi tiếng.
Giới hạn lý thuyết của luật này là sự dời chỗ hoặc sự biến dạng của một vật thể chịu tác động của một lực lượng, sẽ tỷ lệ thuận với lực biến dạng hoặc tải trọng. Nghĩa là, lực càng lớn thì độ biến dạng hoặc dịch chuyển càng lớn, hay như chính Hooke đã công thức nó bằng tiếng Latinh: Ut tensio sic vis ("Như phần mở rộng, nên lực lượng").
Luật Hooke cực kỳ quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như thuộc vật chất và nghiên cứu về lò xo đàn hồi (cuộc biểu tình thường xuyên nhất của ông). Nó là một khái niệm cơ bản cho kỹ thuật và kiến trúc, xây dựng và thiết kế, vì nó cho phép thấy trước cách thức mà một lực kéo dài hoặc một trọng lượng sẽ thay đổi kích thước của các đối tượng trong thời tiết.
Luật này được cho là do Hooke công bố dưới dạng một phép đảo chữ bí ẩn (ceiiinosssttuv), từ đó có thể xây dựng lại tuyên bố bằng tiếng Latinh về luật của anh ta, vì anh ta sợ rằng ai đó có thể chiếm hữu bất hợp pháp khám phá của anh ta. Tuy nhiên, vài năm sau, ông đã công khai những phát hiện của mình.
Công thức định luật Hooke cho lò xo
Công thức chung nhất cho định luật Hooke như sau:
F = -k. ΔL
Ở đâu:
- F là lực biến dạng
- ΔL là biến thể mà chiều dài của lò xo, có thể là nén hoặc giãn.
- k là hằng số của tỷ lệ tương xứng được rửa tội là mùa xuân không đổi, thường được biểu thị bằng Newton trên mét (N / m).
Để tính ΔL, tức là độ biến dạng của vật, cần biết chiều dài ban đầu (L0) và chiều dài cuối cùng (Lf).
Xem thêm:Tính đàn hồi trong vật lý
Các ứng dụng luật của Hooke
Định luật Hooke cực kỳ hữu ích trong tất cả các lĩnh vực trong đó hiểu biết đầy đủ khả năng đàn hồi của vật liệu. Kỹ thuật, ngành kiến trúc và xây dựng là kỷ luật trong đó nó được sử dụng thường xuyên nhất.
Ví dụ, định luật này cho phép chúng ta dự đoán tác động của trọng lượng ô tô lên một cây cầu và các vật liệu chế tạo ra nó (chẳng hạn như kim khí). Nó cũng cho phép tính toán hoạt động của ống thổi hoặc một bộ lò xo, trong một máy hoặc thiết bị công nghiệp cụ thể.
Ứng dụng nổi tiếng nhất của định luật Hooke là sự phát triển của lực kế: thiết bị được tạo thành từ một lò xo và một thang chia độ cho phép đo các lực theo tỷ lệ.
Định luật Hooke và độ co giãn
Việc áp dụng định luật Hooke để tính toán độ đàn hồi thay đổi cho dù đó là lò xo, hoặc cứng đàn hồi.
Để tính độ đàn hồi của lò xo, "phương trình lò xo" được áp dụng, đây là cách tổng quát nhất để đưa ra công thức của định luật Hooke (giống như công thức mà chúng tôi đã đưa ra ở trên: F = -k. ΔL).
Biết hằng số của lò xo và khối lượng của vật nối vào lò xo, tần số góc của dao động của lò xo (ω) có thể được tính theo công thức sau:
ω = √k / m
Mặt khác, để tính toán lực đàn hồi của chất rắn đàn hồi, phải khái quát định luật lò xo, vì sự phân bố ứng suất trong vật của chúng phức tạp hơn nhiều so với ống thổi.
Đối với điều này, các phương trình Lamé-Hooke được sử dụng, có các công thức cụ thể cho từng chất rắn theo hình dạng cụ thể của nó: một chiều, đẳng hướng ba chiều hoặc trực hướng ba chiều. Nhưng đây là những môn đòi hỏi sự công phu và kỹ thuật phức tạp hơn nhiều.