応力-ひずみ曲線は、外部から加えられた力の下でオブジェクトが受ける応力とひずみの関係を示します。フックの法則もこの関係を得ることができます。この法則はロバート・フックによって提案され、力がかかると、ストレスは身体が受けるひずみに正比例すると説明されました。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、フックの法則と、フックの法則によってどのような性質が説明されるかを例を挙げて説明します。
ストレスと緊張
オブジェクトが外力を受けると、オブジェクトの形状は特定の変形を受けます。このような力が物体にかかると、物体は外力に応じて拘束力を発揮します。物体によって加えられる、この等しく反対の復元力は、応力として知られています。オブジェクトがその形状で経験する変化は、歪みとして知られています。
フックの法則
イギリスの物理学者ロバート・フックは、1660 年にフックの法則を発表しました。フックの法則は、さまざまな物質の物理と弾性を理解するための基本原則の 1 つです。では、フックの法則によって説明される性質は何ですか?
フックの法則は、ばねの静止位置からの変位または位置の変化は、ばねに加えられた力の量に正比例すると主張しています。加えられた力が取り除かれると、スプリングは元の形状と寸法に戻ります。応力とひずみに関しては、フックの法則が 2 つの特性の関係を示しています。
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。
応力∝ひずみ
応力 =k.ひずみ
フックの法則の導出
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 はばねに加えられる力であり、与えられた式で加えられる力は一定です。 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 =スプリングにかかる力。
k =バネの変位定数
x =ばねの総変位
変位定数または弾性変位 (k) は、ばねの材質、サイズ、およびばねの形状に依存します。ばねに大きな力がかかると、ばねが受ける変形は、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。ただし、スプリング素材は依然として弾性特性を維持しており、力を取り除くと元のサイズに戻ります。
ばねによって加えられる復元力は、ばね定数に、ばねが通常の位置から経験する総変形量を掛けた値に等しくなります。
F =-k.x
どこで、
F =スプリングの復元力、
k =弾性のばね定数、
x =ばねの変位、
解決済みの例
概念を理解してみましょう、フックの法則によって記述される性質は何ですか?
例1.ばねは 25 cm 伸び、力定数は 10 cm /dyne です。ばねにかかる力の合計を求めてください。
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 =25cm
フックの法則により、
F =– k x
=– 10 × 25 cm
=– 250 N
例 2. 100 N の力がばねを 2 m 変位させる場合、力の定数 (k) を決定します。
解決策:
与えられた値は、
力 F =100 N、
変位、x =2 m。
フックの法則は、
k =– F/x
k =– 100 / 2
k =– 50 N/m.
例 3. 衝撃吸収ばねは、2000 N の力を与えられたばねに加えることによって、5 cm の距離だけ圧縮されました。与えられた衝撃吸収ばねの力定数 k の値を見つけますか?
解決策:
ばねに加えられる力の大きさは 2000 N です。
ばねは、-2000 N の大きさの等しい反対の復元力を加えています。
スプリングは 5.00 cm 変位します。
x =5cm
または、
x =(5.00)(1/100)
x =0.05 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 =-(-2000 N)/0.05 m
k =2000N/0.05m
k =40,000 N/m
衝撃吸収ばねのばね定数 (k) 値は 40,000 N/m になります。
結論
フックの法則は、さまざまな材料の弾性係数の式を示します。この法則は、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。関係は次のように与えられます。
応力∝ひずみ
フックの法則の導出により、オブジェクトの変位定数の値を表す式が得られます。上記の記事では、春が考慮されています。解決された例は、法律のさまざまな実際のアプリケーションを説明しています。フックの法則によってどのような性質が記述されるかについても調べますか?質問、そしてフックの法則によって記述される性質は何ですか?重要性。フックの法則はすべての材料に適用されるわけではなく、その特性は材料によって異なります。
