スプリングは変形可能なアイテムで、力を加えると変形し、力を取り除くと元の形状に戻ります。物質内の化学結合の緊密さによって少量の張力が加えられたときに、ほとんどの材料が受ける歪み。材料の化学構造と存在する化学結合の性質は、その剛性と密接に関連しています。
フックの法則は、変形の変位または振幅は、アイテムの比較的穏やかな変形の変形力または荷重に比例すると述べています。この法則は、1660 年に英国の科学者ロバート フックによって与えられました。これらの IIT-JEE ノートでは、フックの法則の意味と概念を理解し、フックの法則がすべての弾性材料に適用されるかどうかを調べます。
フックの法則
フックの法則によると:
F =-kx,
どこ
F はばね力です
k はばね定数です
x はばねの圧縮
負の符号は、復元力がばね力の反対方向であることを表します。
ここで、k はばねの定数係数 (つまり、その剛性) であり、x は、ばねの可能な変形全体の見通しから見たときに最小です。負荷を取り除いたり交換したりすると、物は元の形と寸法に変わります。フックの法則の弾性挙動は、構成分子、原子、またはイオンの通常の位置からの変位によって説明できます。
フックの方程式は、ギタリストがギターの弦を弾き、風が高層ビルに吹くときのように、弾性体が歪むときにも当てはまります。線形弾性体またはフック式の物体または物質は、この方程式を仮定できるものです。フックの法則は、歪んだ後に元の形状に戻ることを可能にするアイテムまたは素材の品質である弾性の伝統的な説明の最初の例です.歪んでもとの形に戻ろうとする力を「復元力」といいます。フックの法則によれば、この復元力は多くの場合、経験した「ストレッチ」の量に比例します。
質問に答えながら、フックの法則を使用して、ばねやその他の弾性体に加えられた力の真の効果を近似できることを覚えておく必要があります。これは、1 次の線形近似です。ただし、材料の圧縮または伸張、不可逆的な変形または状態の変化には特定の制限があるため、力がこの制限を超えると、最終的には失敗します。弾性限界に達する前に、一部の材料はフックの法則から著しく逸脱します。
フックの法則はすべての弾性材料に適用できますか?
フックの法則は、すべての弾性材料に適用されるわけではありません。フックの法則は、力と変形が十分に最小限である限り、ほとんどの固体の正確な近似値です。その結果、フックの法則はすべての研究および工学分野で広く適用されています。地震学、音響学、分子力学はこの法則に基づいています。また、ばね秤、テン輪、圧力計もこの法則を使用しています。
フックの法則は、現代の弾性理論で一般化されており、弾性のあるアイテムまたは物質の歪み (変形) はその応力に比例すると述べています。ただし、これらの応力にはいくつかの個別の部分がある可能性があるため、「比例係数」は、単一の実数ではなく実数の組み合わせによって定義できる線形マップになる可能性があります。
一般的な形式では、この法則により、構成されている材料の固有の性質に基づいて、複雑なオブジェクトのひずみと応力の関係を判断できます。均一な断面を持つ均一な棒が引き伸ばされると、単純なばねのように振る舞い、剛性 k は断面積に正確に比例し、長さに反比例します。
フックの法則は、フックの法則のグラフを通じて調べることができます。このグラフは、ΔL と加えられた力 F の間の変形です。
フックの法則の適用
この法則は、科学と工学のすべての分野で採用されています。弾性材料の挙動を理解する上で、フックの法則に代わるものはありません。
気圧計、時計のテン輪、ギター、ぜんまいなどは、この原理を利用しています。地震学、音響学、分子力学などの多くのデバイスは、この法則に基づいて構築されています。
結論
フックの法則は、力と変位が比例する領域でのみ、材料の弾性特性を説明します。フックの法則は、応力とひずみの関係として言い換えることもできます。
それらの構成分子、原子、またはイオンの通常の位置からのわずかな変位は、変位を生成する力に比例します。ただし、ほとんどの固体では、力と変形が最小であれば、フックの法則を使用して弾性を近似できます。ただし、フックの法則がすべての弾性材料に適用されるかどうかを答えるには、すべてに適用されるわけではありません。
