Lei de Hooke

Quantos de nós imaginaram quão surpreendentemente os objetos se comportam quando expostos a eles?

Por exemplo, por que pano, se estendemos emlados diferentes, pode arrastar por um longo tempo, e em um momento, de repente, rasgar? E por que o mesmo experimento é muito mais difícil de segurar com um lápis? O que determina a resistência do material? Como você pode determinar até que ponto pode ser deformado ou esticado?

Todas essas e muitas outras perguntas, há mais de 300 anos, perguntaram a si mesmo um explorador inglês Robert Hooke. E ele encontrou as respostas, agora unidas sob o título geral de "Lei de Hooke".

Segundo sua pesquisa, cada material tem um chamado coeficiente de elasticidade. Esta propriedade permite que o materialesticar dentro de certos limites. O coeficiente de elasticidade é constante. Isto significa que cada material pode suportar apenas um certo nível de resistência, após o que atinge um nível de deformação irreversível.

Em geral, a Lei de Hooke pode ser expressa pela fórmula:

F = k / x /

onde F é a força elástica, k é o já mencionadocoeficiente de elasticidade, a / x / - mudança no comprimento do material. O que significa mudar esse indicador? Sob a influência da força, um certo objeto estudado, seja uma corda, borracha ou qualquer outra, muda, estica ou encolhe. A mudança de comprimento, neste caso, é a diferença entre o comprimento original e final do objeto estudado. Isto é, quanto a mola se esticou / contraiu (borracha, barbante, etc.)

Conseqüentemente, conhecendo o comprimento e o coeficiente de elasticidade constante para um dado material, pode-se encontrar a força com a qual o material é esticado, ou força de elasticidade, como é freqüentemente chamado a Lei de Hooke.

Existem também casos especiais em queesta lei não pode ser usada em sua forma padrão. Trata-se de medir a força de deformação sob condições de cisalhamento, isto é, em situações em que uma deformação é produzida por uma determinada força atuando sobre o material em um ângulo. A lei de Hooke sob cisalhamento pode ser expressa assim:

τ = Gy,

onde τ - força necessária, G- coeficiente constante, conhecido como o módulo de cisalhamento, y - ângulo de cisalhamento é a quantidade pela qual o ângulo mudou objecto.

A força elástica linear (lei de Hooke) é aplicávelApenas sob condições de pequenas contrações e distensões. Se a força continua a afetar o sujeito, então chega um ponto em que ela perde suas qualidades de elasticidade, isto é, atinge seu limite de elasticidade. A força exercida excede a força de resistência. Tecnicamente, isso pode ser visto não apenas como uma mudança nos parâmetros visíveis do material, mas também como uma redução em sua resistência. A força necessária para mudar o material é reduzida agora. Em tais casos, as propriedades do objeto mudam, isto é, o corpo não é mais capaz de resistir. Na vida cotidiana, vemos lágrimas, rupturas, explosões etc. Não é necessário, é claro, violar a integridade, mas a qualidade neste caso é significativamente afetada. E o coeficiente de elasticidade, que é válido para um material ou corpo de forma não distorcida, deixa de ser significativo na forma de um distorcido.

Este caso nos permite dizer que o linearo sistema (diretamente proporcional à dependência de um parâmetro do outro) tornou-se não-linear quando a interdependência dos parâmetros é perdida e a mudança ocorre em uma base diferente.

Com base em tais observações, Thomas Jung crioua fórmula do módulo de elasticidade, que mais tarde foi nomeada em sua homenagem e se tornou a base para a criação da Teoria da Elasticidade. O módulo de elasticidade permite considerar a deformação nos casos em que as mudanças na elasticidade são significativas. A lei tem a forma:

E = σ / η,

onde σ é a força aplicada à área transversalseção do corpo estudado, η é o módulo de alongamento ou compressão do corpo, E é o módulo de elasticidade determinando o grau de alongamento ou contração do corpo sob a influência do estresse mecânico.