Mēs izskaidrojam, kas ir Huka likums, tā formula un pielietojums inženierzinātnēs un arhitektūrā. Kā arī, kā tiek aprēķināta elastība.
Kas ir Huka likums?
Huka elastības likums vai vienkārši Huka likums ir fiziskais princips, kas saistīts ar elastības uzvedību ciets. To 1660. gadā formulēja britu zinātnieks Roberts Huks, slavenā Īzaka Ņūtona laikabiedrs.
Šī likuma teorētiskais priekšraksts ir tāds, ka pārvietošanās vai deformācija, ko cietis objekts, kas pakļauts a spēku, būs tieši proporcionāls deformācijas spēkam vai slodzei. Tas ir, jo lielāks spēks, jo lielāka deformācija vai nobīde, vai kā pats Huks to formulēja latīņu valodā: Ut tensio sic vis ("Kā pagarinājums, tā spēks").
Huka likums ir ārkārtīgi svarīgs dažādās jomās, piemēram, fiziskais un elastīgo atsperu izpēte (viņa biežākā demonstrācija). Tas ir fundamentāls jēdziens inženierzinātnēs un arhitektūrā, celtniecībā un dizains, jo tas ļauj paredzēt veidu, kādā ilgstošs spēks vai a svars mainīs objektu izmērus laikapstākļi.
Tiek uzskatīts, ka šo likumu Huks ir publicējis noslēpumainas anagrammas veidā (ceiiinosssttuv), no kura var rekonstruēt viņa likuma latīņu formulējumu, jo baidījās, ka kāds varētu nelikumīgi pārņemt viņa atklājumu. Tomēr pāris gadus vēlāk viņš savus atklājumus publiskoja.
Huka likuma formula Springsam
Visizplatītākā Huka likuma formula ir šāda:
F = -k. ΔL
Kur:
- F ir deformējošais spēks
- ΔL ir variācija, kas garums vai nu saspiešana, vai pagarinājums.
- k ir proporcionalitātes konstante, kas kristīta kā pavasara konstante, parasti izteikts ņūtonos metros (N/m).
Lai aprēķinātu ΔL, tas ir, objekta deformāciju, ir jāzina sākotnējais garums (L0) un gala garums (Lf).
Skatīt arī:Elastība fizikā
Huka likuma pieteikumi
Huka likums ir ārkārtīgi noderīgs visās jomās, kurās zināšanas pilns ar materiālu elastīgo spēju. Inženierzinātnes, arhitektūra un būvniecība ir disciplīnās kurā tas tiek izmantots visbiežāk.
Piemēram, šis likums ļauj prognozēt automašīnu svara ietekmi uz tiltu un materiāliem, no kuriem tas ir izgatavots (piemēram, metāls). Tas arī ļauj aprēķināt silfona vai atsperu komplekta uzvedību konkrētā mašīnā vai rūpnieciskā ierīcē.
Vispazīstamākais Huka likuma pielietojums ir dinamometru izstrāde: ierīces, kas sastāv no atsperes un skalas, kas ļauj mērīt spēkus skalāri.
Huka likums un elastība
Huka likuma piemērošana, lai aprēķinātu elastība mainās neatkarīgi no tā, vai tās ir atsperes vai ciets elastīgs.
Lai aprēķinātu atsperu elastību, tiek izmantots “atsperu vienādojums”, kas ir vispārīgākais Huka likuma formulas formulēšanas veids (tā pati, ko piedāvājām iepriekš: F = -k. ΔL).
Zinot atsperes konstanti k un ar atsperi savienotā objekta masu, atsperes svārstību leņķisko frekvenci (ω) var aprēķināt ar šādu formulu:
ω = √k / m
No otras puses, lai aprēķinātu elastīgo cietvielu elastību, ir jāvispārina atsperu likums, jo sprieguma sadalījums to ķermeņos ir daudz sarežģītāks nekā plēšas.
Šim nolūkam tiek izmantoti Lamē-Hūka vienādojumi, kuriem ir noteiktas formulas katrai cietai vielai atbilstoši tās konkrētajai formai: viendimensijas, trīsdimensiju izotropa vai trīsdimensiju ortotropa. Bet tie ir priekšmeti, kas prasa daudz sarežģītāku un tehniskāku izstrādi.