Μειονεκτήματα της εφαρμογής του νόμου του Hooke
Ο νόμος του Hooke συσχετίζει την τάση και την καταπόνηση για μικρές παραμορφώσεις. Ο νόμος του Χουκ δεν είναι μια καθολική αρχή, και επομένως έχει ορισμένα μειονεκτήματα από τη χρήση του σε πολλά προβλήματα.
Ο νόμος του Χουκ έχει πολλές εφαρμογές όπως η κλίμακα ελατηρίου, ο τροχός ισορροπίας ή το μανόμετρο. Θεωρείται επίσης θεμελιώδης αρχή της μοριακής μηχανικής, της σεισμολογίας και της ακουστικής.
Εκτός από αυτές τις εφαρμογές, υπάρχουν αρκετά μειονεκτήματα στη χρήση του νόμου του Hooke στη φυσική. Αυτό το άρθρο θα εξηγήσει τα μειονεκτήματα της εφαρμογής του νόμου του Χουκ και θα παρέχει μια σύντομη κατανόηση όλων των βασικών εννοιών του νόμου του Χουκ.
Τι είναι ο νόμος του Χουκ;
Πριν προχωρήσουμε στα μειονεκτήματα της εφαρμογής του Νόμου του Χουκ, ας αναλύσουμε τον ορισμό του Νόμου του Χουκ. Κάθε φορά που ασκούμε κάποια δύναμη σε ένα υλικό, αυτό διαστέλλεται ή συμπιέζεται ως απόκριση στην ασκούμενη δύναμη.
Υπάρχουν δύο χαρακτηριστικά, η τάση και η καταπόνηση, που καθορίζουν τη διαστολή ή τη συστολή που δείχνει ένα υλικό. Μπορούμε να ορίσουμε την καταπόνηση ως την ποσότητα συμπίεσης ή τάνυσης που επιδεικνύεται από το υλικό μετά την εφαρμογή δύναμης σε αυτό.
Διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετικές αντιδράσεις στο στρες και αυτό το παρατήρησε ο Ρόμπερτ Χουκ, ένας Άγγλος επιστήμονας. Διαπίστωσε ότι πολλά υλικά έδειξαν παρόμοια χαρακτηριστικά κατά τη μελέτη της σύνδεσης τάσης-παραμόρφωσης. Ο Hooke πρότεινε ότι η δύναμη που απαιτείται για τη συμπίεση ή την επέκταση ενός ελατηρίου κατά μια πραγματική απόσταση είναι ευθέως ανάλογη με την απόσταση.
Επιπλέον, μπορούμε να ορίσουμε περαιτέρω τον νόμο του Hooke ως μια γραμμική σχέση σχετικά με την έκταση της μετατόπισης. Τώρα που καταλάβατε την έννοια του νόμου του Χουκ, ας δούμε τον ίδιο τύπο.
Η φόρμουλα του νόμου του Χουκ
Ο Hooke δηλώνει ότι ένα ελαστικό σώμα έχει τάση και έκταση ανάλογες μεταξύ τους. Το πείραμα του νόμου του Hooke κατανοεί αποτελεσματικά τη συμπεριφορά του υλικού με τον μικρό βαθμό παραμόρφωσης.
Μπορούμε να το δείξουμε με βάρος αναρτημένο σε ένα σπειροειδές ελατήριο και η αλλαγή στο μήκος του ελατηρίου είναι ανάλογη με τη βαρυτική δύναμη F στο βάρος που αναρτάται στο ελατήριο.
Μαθηματικά, μπορούμε να το εκφράσουμε ως
F=-Kx
Πού,
Το F αναφέρεται στο μέγεθος της ασκούμενης δύναμης
Το x αναφέρεται στην αλλαγή στο μήκος του ελατηρίου ή στη μετατόπιση στο μήκος του ελατηρίου
Το K αναφέρεται στη σταθερά δύναμης ή σταθερά ελατηρίου
Μειονεκτήματα της εφαρμογής του νόμου του Hooke
Ο νόμος του Hooke έχει επίσης διάφορα μειονεκτήματα που περιορίζουν τις χρήσεις του σε ορισμένα σενάρια, εκτός από αρκετές εφαρμογές. Τώρα που εξοικειωθείτε με τη θεωρητική έννοια του Νόμου του Χουκ. Ας κατανοήσουμε τα μειονεκτήματα της εφαρμογής του νόμου του Hooke λεπτομερώς.
Γενικά, υπάρχουν τέσσερα μειονεκτήματα του νόμου του Hooke. Αυτά τα τέσσερα μειονεκτήματα είναι:
- Ο νόμος του Χουκ ισχύει ακόμη και πάνω από το όριο ελαστικότητας ενός υλικού.
- Λόγω της μικρής δύναμης παραμόρφωσης, μπορούμε να εφαρμόσουμε τον νόμο του Hooke μόνο σε στερεά σώματα.
- Δεν είναι καθολικός νόμος.
- Ο νόμος του Χουκ ισχύει μόνο για τα υλικά μέχρι να μεγιστοποιήσουν την ικανότητά τους να τεντώνονται.
Αυτά ήταν τα κύρια μειονεκτήματα που συνδέονται με τον Νόμο του Χουκ. Ωστόσο, ο νόμος του Χουκ είναι μια σημαντική πτυχή της εφαρμοσμένης φυσικής, αλλά η μη καθολική φύση του περιορίζει τις εφαρμογές του. Ο νόμος του Hooke δίνει ακριβείς πληροφορίες γενικά για στερεά σωματίδια με ελάχιστες παραμορφώσεις. Η νομοθεσία γίνεται άσχετη με το ξεπερασμένο όριο ελαστικότητας ενός υλικού.
Εκτός από αυτά, υπάρχουν και μειονεκτήματα της σημασίας του νόμου του Χουκ, όπως η συντηρητική φύση, η ακαμψία και η εξαιρετική πολυπλοκότητά του.
Ωστόσο, θα ήταν δύσκολο να πούμε για τα μειονεκτήματα της εφαρμογής του Νόμου του Χουκ, καθώς αυτά μπορούν να ταξινομηθούν ως περιορισμοί του Νόμου του Χουκ.
Πιστεύουμε ότι έχετε κατανοήσει πλήρως τα μειονεκτήματα της εφαρμογής του Νόμου του Hooke με μια επισκόπηση της δήλωσης και του τύπου του νόμου του Hooke.
Συμπέρασμα
Ο νόμος του Χουκ είναι μια σημαντική έννοια της φυσικής, ο οποίος ασχολείται με τους όρους τάση και καταπόνηση υλικού όταν εφαρμόζεται με εξωτερική δύναμη. Ο Άγγλος επιστήμονας και φυσικός Ρόμπερτ Χουκ ανακάλυψε αυτόν τον νόμο. Δηλώνει ότι η δύναμη που απαιτείται για να βιώσει το υλικό τέντωμα είναι ανάλογη με την έκτασή του.
Ωστόσο, υπήρχαν ορισμένοι περιορισμοί και μειονεκτήματα στην εφαρμογή του νόμου του Hooke, ανεξάρτητα από τη μαζική εφαρμογή του στην εφαρμοσμένη φυσική και σε διάφορα προϊόντα καθημερινής χρήσης. Αυτό το άρθρο στοχεύει να λύσει την αμφιβολία σας σχετικά με τα μειονεκτήματα της εφαρμογής του Νόμου του Χουκ.
