ما هو قانون هوك؟

قانون هوك ، المعروف أيضًا باسم قانون المرونة ، هو مبدأ فيزيائي ينص على أن إزاحة أو تشوه الزنبرك يتناسب مع قوة التشوه أو الحمل ، أي لقول أخرى القوة المطلوبة لمد الزنبرك لمسافة معينة تتناسب مع المسافة ، أي أن هناك علاقة معينة بين القوة التي تمارس على الزنبرك وقوته المرنة ، و يستند هذا القانون إلى الفيزياء البريطانية التي سميت على اسم المؤلف روبرت هوك.

 

الصيغة الرياضية لقانون هوك

يتم تمثيل قانون هوك بالعلاقة الرياضية التالية:

Force = -Displacement x Elastic Constant ؛ في الرموز s = – x x s

القوة = – الإزاحة × ثابت الربيع ؛ واستخدم الترميز F = -XK ، حيث:

• F / s: فرض نيوتن.
• X / Q: التغير في طول الزنبرك ، سواء في الضغط أو التوتر ، ويقاس بالأمتار.
• K / k: ثابت التناسب لقانون هوك ، الوحدة نيوتن / متر.

وتجدر الإشارة إلى أن الإشارة السالبة في قانون هوك تشير إلى طبيعة القوة المؤثرة على الزنبرك. إذا كانت القوة سالبة ، فهذا يعني أن الزنبرك تحت ضغط. إذا القوة موجبة ، مما يعني أن الزنبرك يتعرض للضغط.

 

تطبيق قانون هوك

لقانون هوك العديد من الاستخدامات والتطبيقات في الحياة الواقعية ، كما هو موضح في الشكل أدناه:

• جزء لا يتجزأ من جميع فروع التخصصات العلمية والهندسية ، لأنه فقط من خلاله يمكن فهم سلوك المواد المرنة.
• أساسيات صنع العديد من الأجهزة الضرورية مثل مقاييس الضغط وعجلات التوازن والمقاييس الزنبركية.
• وهو أساس علم الزلازل والميكانيكا الجزيئية والصوتيات.
• لعبت عجلة التوازن دورًا مهمًا في اختراع الساعات الميكانيكية والساعات المحمولة ومقاييس الضغط والساعات الزنبركية.

 

تمرين على قانون هوك

فيما يلي تمرين على قانون هوك:

 

حساب القوة

بافتراض زنبرك بثابت مرن قدره 100 نيوتن / م ، ما القوة المطلوبة لمد زنبرك بطول 20 سم حتى طول 21 سم؟

• اكتب القانون ، force = -displacement x flex Fixed ؛ في التدوين ( s = – x x s )
• حساب الإزاحة ، الإزاحة = 21-20 = 1 سم ، ولكن يجب تقسيم سم على 100 للتحويل إلى أمتار ، 1 100 = 0.01 متر
• إزاحة البيانات ، الطاقة = – 0.01 × 100
• ابحث عن النتيجة ، Force = -1 Newton

 

حساب ثابت هوك

ما قيمة ثابت الزنبرك الذي يتطلب قوة مقدارها 3 نيوتن لضغط الزنبرك من 40 سم إلى 35 سم؟

• اكتب القانون ، force = -displacement x flex Fixed ؛ في التدوين ( s = – x x s )
• يحسب الإزاحة ، الإزاحة = 35-40 = – 5 سم ، لكن عليك قسمة سم على 100 للتحويل إلى أمتار ، – 5 100 = -0.05 متر
• تعويض البيانات ، 3 = – (- 0.05) × ثابت الربيع
• للعثور على المنتج ، ثابت المرونة = 3 0.05 = 60 نيوتن / م

 

حساب مقدار القوة لنابضين

ما هي القوة المطلوبة لمد نوابض بثوابت الزنبرك التالية: k ₁ = 100 N / m، k ₂ = 200 نيوتن / م ، هل تعلم أنهما متوازيان وأن إزاحتهما 0.06 م؟

• اكتب القانون ، force = -displacement x flex Fixed ؛ في التدوين ( s = – x x s ) LI>
• يتم إضافة ثوابت الزنبرك معًا بحيث يتصرف نبعان بنفس سلوك واحد ، ثابت الزنبرك = K _{1 +} K ₂ = 100 + 200 = 300 N / m
• إزاحة البيانات ، الطاقة = – 0.06 × 300
• ابحث عن النتيجة ، Force = -18 Newtons

 

ملخص

يدرس قانون هوك مرونة الجسم وينص على أن القوة المطلوبة لتمديد الزنبرك لمسافة معينة تتناسب معها. ويستخدم بشكل أساسي في العديد من المجالات والتطبيقات العملية لأنه لا يوجد قانون آخر يمكن بموجبه مرونة يمكن معرفة درجة الربيع أو أي شيء آخر.

المراجع

1. ، BRITANNICA ، RETRIEVED 1 / 9/2021. تم تحريره.
2. ، PHYS.ORG ، تم استرداده في 1 سبتمبر 2021. تم تحريره.
3. ، WWW.KHANACADEMY.ORG ، تم استرداده في 17 حزيران (يونيو) 2018. تم تحريره.
4. ^ ، ما هو خط الأنابيب ، تم استرداده في 1 سبتمبر 2021. تم تحريره.
5. ، الكون اليوم ، تم استرداده في 9 حزيران (يونيو) 2021. تم تحريره.