フックの法則は、弾性の分野で問題を解決するために使用される物理法則です。フックの法則の方程式は、ばねをある距離だけ伸縮させるのに必要な力 (F) が、距離に対して線形の尺度を持つことを証明しています。
基本的なフックの法則の式は Fs =kx です。ここで、k はばねの定数要素であり、x はばねの歪みに比べて小さいです。フックの法則方程式を仮定できる弾性材料は、線形弾性またはフックと呼ばれます。この法則は、ほとんどの固体の正確な近似です。条件は、力と変形が小さいことです。
フックの法則方程式の導出
これは、線形ばねのフックの法則の方程式の導出です。通常のつる巻きばねを考えてみましょう。ばねの一方の端は固定された物体に取り付けられ、もう一方の端は力によって引っ張られます。この力の大きさは Fs です。ばねが平衡状態に達し、長さが変化しないと仮定します。 x を、ばねの自由端が弛緩した位置から置き換えられた量とします。リラックスポジションはバネが伸びていないポジションです。
フックの法則の方程式は、Fs =kx または x =Fs / k を示しています。ここで、k は正の実数です。この式は、ばねの伸びも縮みも同じです。この場合、Fs と x の両方が負になります。フックの法則の方程式によると、変位 (x) の関数としての力 (Fs) のグラフは直線になります。この直線は原点を通ります。この直線の傾きはkになります。
Fs は、ばねがその自由端を引っ張っているものに及ぼす復元力です。この場合、フックの法則式は Fs =-kx となります。これは、復元力の方向が変位と逆向きだからです。
応力とひずみの概念におけるフックの法則の方程式
ストレス
応力という用語は、単位面積あたりの力として決定されます。これは、断面積に対する加えられた力の比率です。ストレスには3種類あります。
引張応力
このタイプの応力は、材料の伸びにつながります。ストレス領域に対して標準的に機能します。
式:σ =Fn / A ここで、σ は垂直応力、Fn は力、A は面積です。
圧縮応力
このタイプの応力は、材料を圧縮します。ストレス領域に対して標準的に機能します。計算式は引張応力と同じです。
せん断応力。
このタイプの応力は材料を切断します。応力がかかった領域に対して面内で作用します。せん断応力は、圧縮応力または引張応力に対して垂直に作用します。
式 :T =Fp / A
ひずみ
ひずみは、応力による固体の変形または歪みと呼ばれます。ひずみには 2 種類あります。
通常のひずみ
このタイプの歪みは、線分を伸ばしたり縮めたりします。
式:e =dl/l0、ここで、e は歪み、dl は長さの変化、l0 は初期の長さです。
せん断ひずみ
このタイプの歪みは、直角の 2 つの線分の間の角度を変化させます。
フックの法則方程式の重要性と実際の例
質量とばねは、物理学では一般的です。これらは、フックの法則を説明および適用するための典型的な方法として機能します。フックの法則の方程式の実際の例をいくつか示します。
- 重い貨物が車両を押して沈静化するとき、圧縮システム。これにより、車両が地面に向かって下がります。
- 玄関先にぶつかるドア。
- バネを使った引き出し式のペン。
- バネを使ったおもちゃの銃の反動
フックの法則方程式の応用
- フックの法則の方程式は、弾性で使用されるため、文字列に適用されます。
- これらの方程式は、工学、医学などで使用されます。
- 圧力計、時計のてん輪、ぜんまいなどの基本概念として使用
- これらの方程式は、音響学、分子力学、地震学の基礎です。
結論
フックの法則の方程式は、ばねをある距離だけ伸縮させるのに必要な力は、距離に対して直線的に推定されると述べています。フックの法則の式は、ばねをある距離だけ伸縮させるのに必要な力 (F) が、距離に対して線形であることを証明しています。フックの法則式の式は Fs =kx です。ここで、k はばねの定数要素であり、x はばねの歪みに比べて小さいです。フックの法則の方程式は、弾性で使用されるため、文字列に適用されます。これらの方程式は、工学、医学などで使用されます。
