物体に一定量の力がかかる場合、応力-ひずみ曲線は、物体に加えられた応力と変形の関係を示します。これはフックの法則としても知られています。フックの法則は数学的に導き出すことができ、さまざまな材料の弾性係数を計算するのに役立ちます。次の記事では、フックの法則について説明しています。また、フックの法則が時々負になるのはなぜですか?
フックの法則
英国の物理学者ロバート・フックは、1660 年に物体の応力と歪みの関係を提案しました。この関係はフックの法則と呼ばれます。フックの法則は、さまざまな材料の物理と弾性を理解するための基本原則の 1 つです。フックの法則は、静止位置からのオブジェクトの位置の変位または変形が、オブジェクトに加えられた力の量に正比例することを示しています。
加えられた力を取り除くと、物体は元の形と寸法に戻ります。フックの法則によれば、物体が外力の影響下で応力と歪みの状態にある場合、物体が受ける総応力の量は、同じ物体が受ける歪みの量に正比例します。
ストレス ∝ ひずみ
応力 =k.ひずみ
派生
フックの法則を理解し、その数学的解を導き出すために、次の式が与えられました。
F =k.x
上記の式で、F はオブジェクトに適用される力であり、与えられた式で適用される力は定数と見なされます。 k は定数として定義され、定数の値はばねの長さの変位または変化の k 倍に等しくなります。この長さは x で示されます。
どこで
F =オブジェクトに適用される力。
k =オブジェクトの変位の定数
x =オブジェクトの合計変位
変位定数または弾性変位 (k) は、物体の組成、サイズ、および物体の形状に依存します。大きな力が同じオブジェクトに適用されると、オブジェクトが経験する変形は、フックの法則で予想されるよりもはるかに大きくなります。ある素材が弾力性を示すのは、それを取り除いたときに元のサイズに戻る場合のみであると言えます。
圧縮性のために適用される力は、復元力として知られています。この力は変位の定数に等しく、通常の位置から物体が経験した変形の合計を掛けたものです。
F =-k.x
どこで
F =オブジェクトの復元力、
k =弾性定数、
x =オブジェクトの変位、
フックの法則が否定的な場合があるのはなぜですか?
疑問が生じるかもしれません.なぜフックの法則は時々負になるのでしょうか.私たちが知っているように、フックの法則は、外力を受けている物体の復元力を表しています。復元力は加えられた力の反対方向に作用するため、計算では -ve と見なされます。
解決済みの例
フックの法則が時々負になる理由を理解しましょう。
例1. 10cm/ダインの力定数で糸を20cm引っ張った場合。次に、糸にかかる完全な力を見つけます。
解決策:
与えられたパラメータは、
力定数、
k =10 cm/ダイン
ばねの変位
x =20 cm
フックの法則により、
F =– k x
=– 10×20cm
=– 200 N
例 2. 1 本の糸に 50 N の力が加えられた力定数 (k) があり、5 m の糸によって変位された力があるとします。
解決策:
指定された値は次のとおりです。
力 F =50 N,
変位、x =5 m。
フックの法則は、
k =– F/x
k =– 50 / 5
k =– 10 N/m.
例 3. 10 cm 圧縮できるばねがあるとします。また、特定のねじ山に 1000 N の力が加えられた場合。与えられた衝撃吸収ばねの力定数 k の値はありますか?
解決策:
ばねに 1000 N の大きさの力が加えられた場合、加えられたばねには、等しい反対の復元力があります
ばねは、-1000 N の大きさの同じ反対方向の復元力を加えています。
ばねは 5.00 cm 変位します。
x =10 cm
または、
x =(10.00) (1/100)
x =0.1 m
力の定数の値は、フックの法則の式を並べ替えることで見つけることができます。
F =-kx,
k =-F/x
k =-(-1000 N)/0.1 m
k =1000N/0.1 m
k =10,000 N/m
衝撃吸収ばねのばね定数 (k) 値は 10,000 N/m になります。
結論
フックの法則は、さまざまな材料の変形係数または変位係数を表します。フックの法則は、外力の影響下にある物体が受ける応力とひずみは正比例すると述べています。フックの法則によって与えられる関係は、次のように表現できます。
ストレス ∝ ひずみ
フックの法則の式の負の値は、オブジェクトによって適用される等しい拘束力の反対の性質を表します。また、フックの法則が否定的な疑問を持つことがある理由の解決策も調べます。上記の記事は、フックの法則が時々負になる理由を説明しています