Закон Гука

Закон Гука

Роберт Гук был первым, кого осенила догадка о том, что происходит принагружении твердого тела. Он был не только физиком, но и известным архитектороми инженером. Ему нередко случалось беседовать со знаменитым часовых делмастером Томасом Томпионом (1639–1719). Они толковали о поведениипружин и маятников. Ничего не зная, конечно, о химических и электрическихмежатомных связях, Гук понял, что часовая пружина — всего лишь частныйслучай поведения любого твердого тела, что в природе нет абсолютно жесткихтел, а упругость является свойством всякой конструкции, всякого твердоготела.

Свои претензии на приоритет Гук оговорил в работе «Десяток изобретений,которые я намерен опубликовать» (1676). Среди других проблем там была «Истиннаятеория упругости и жесткости». Под этим заголовком стояла лишь анаграммаceiiinosssttuu, которую можно было понимать как угодно. Лишь тремя годамипозже в трактате о пружинах «De potentia restitutiva» («О восстанавливающейсиле») Гук расшифровал ее латинской фразой «Ut tensio sic uis« — »Каково удлинение, такова и сила».

Иными словами, напряжение пропорционально деформации, и наоборот. Так, еслиупругое тело, например струна, удлиняется на 1 см под нагрузкой 100 кг, то поднагрузкой 200 кг удлинение составит 2 см и так далее, prorata. Это утверждение известно какзакон Гука. Оно является краеугольным камнем всей техники.

По существу, закон Гука является приближенным соотношением, которое вытекаетиз характера межатомных взаимодействий. Различные типы химических связей(Приложение I) в конечном счете дают зависимостьдействующей между двумя атомами силы от расстояния между атомами, как этосхематически показано на рис. 3.

Рис. 3. Зависимость силы, действующей междудвумя атомами, от расстояния между ними.

При очень больших деформациях — скажем 5–10% — от пропорциональностимежду напряжениями и деформациями не остается и следа. Но обычно деформациине превышают ±1%, а в этом диапазоне зависимость между напряжениями и деформациямилинейна. Кроме того, для малых деформаций процесс нагрузки и разгрузкиобратим, то есть кусок материала можно нагрузить и снять с него нагрузкутысячи и миллионы раз с одним и тем же результатом. Наглядный пример этому- пружинка балансира в часах, которая повторяет этот процесс 18 000 разв час. Такой тип поведения твердого тела под нагрузкой называется упругим.Упругое поведение свойственно большинству технических материалов, хотясуществуют и материалы с пластическим поведением. Наиболее ярко пластичностьпроявляется у таких веществ, как пластилин, оконная замазка — эти материалыне подчиняются закону Гука: после снятия внешних нагрузок их форма и размерыне восстанавливаются.

Вообще говоря, наука об упругости изучает напряжения и деформации втвердых телах. Не только во времена Гука, но даже и совсем недавно мы малознали об упругих свойствах материалов. В тех случаях, когда их деформации

Комментарии закрыты.