胡克定律是什麼意思
胡克定律是力學基本定律之一。表述爲:固體材料受力之後,材料中的應力與應變之間成線性關係。滿足胡克定律的材料稱爲線彈性或胡克型材料。胡克的發現直接導致了彈簧測力計,測量力的基本工具的誕生,並且直到現代的物理實驗室還在廣泛使用。彈簧測力計的原理也即是“胡克定律”。
從物理的角度看,胡克定律源於多數固體(或孤立分子)內部的原子在無外載作用下處於穩定平衡的狀態。許多實際材料,如一根長度爲L、橫截面積A的棱柱形棒,在力學上都可以用胡克定律來模擬——其單位伸長(或縮減)量(應變)在常係數E(稱爲彈性模量)下,與拉(或壓)應力σ成正比例,即:彈簧給予物體的力F與長度變化量x成線性關係(F=-k·x或△F=-k·Δx)
胡克定律的內容爲:在材料的線彈性範圍內(見上圖的材料應力應變曲線的比例極限範圍內),固體的單向拉伸變形與所受的外力成正比;也可表述爲:在應力低於比例極限的情況下,固體中的應力與應變成正比,即,式中爲常數,稱爲彈性模量或楊氏模量。把胡克定律推廣應用於三向應力和應變狀態,則可得到廣義胡克定律。胡克定律爲彈性力學的發展奠定了基礎。
起初,胡克在做實驗的過程中,發現“彈簧上所加重量的大小與彈簧的伸長量成正比”,他又通過多次實驗驗證自己的猜想。1678年,胡克寫了一篇《彈簧》論文,向人們介紹了對彈性物體實驗的結果,爲材料力學和彈性力學的發展奠定了基礎。
19世紀初,在前者做了不少實驗工作的前提下,英國科學家托馬斯·楊總結了胡克等人的研究成果,指出:如果彈性體的伸長量超過一定限度,材料就會斷裂,彈性力定律就不再適用了,明確地指出彈性力定律的適用範圍。
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