Question

Объясните что такое закон гука, доходчиво, а не кидая сплошную формулу

Answer 1

Попытаюсь объяснить, намеренно уходя от точных формулировок.

Когда мы прикладываем к некоторому физическому телу внешнюю силу, внутри него возникают силовые факторы (сила и момент силы), совокупный эффект действия которых принято оценивать механическим (или просто) напряжением. При растяжении или сжатии вдоль оси такого тела, как тонкий стержень, момент отсутствует, а сила направлена перпендикулярно сечению стержня, поэтому величину напряжения можно найти как отношение приложенной силы к площади поперечного сечения стержня.
Под действием внешней силы стержень изменяет свою длину, сжимаясь или растягиваясь (мысленно заменим стержень резинкой и потянем за концы). Этот процесс называется деформацией. Деформация может быть упругой, если после снятия внешней силы стержень восстановит свою первоначальную форму и размеры и неупругой, если этого не произойдет.
Связь между напряжением и упругой деформацией устанавливает закон Гука. Согласно нему, напряжения прямо пропорциональны деформациям. И все. Еще раз: речь именно об упругой деформации!

Мысленно растянем некоторый упругий стержень, закрепив его один конец и приложив силу F к другому концу стержня. Стержень под воздействием приложенной силы деформируется и его длина увеличится на некоторую величину деформации ΔL. Если мы увеличим силу F в n раз, то и величина деформации станет равна n·ΔL
Экспериментально установлено, что
$\displaystyle \frac{\Delta L}{L} = \frac{F}{E\cdot A} \\ \frac{\Delta L}{L}=\epsilon; \quad \frac{F}{A}=\sigma \to \epsilon= \frac{\sigma}{E}, \quad \boxed{\sigma=\epsilon E}$
Здесь σ - величина нормального напряжения, ε - относительное удлинение, а Е - коэффициент пропорциональности, который называется модулем Юнга или модулем упругости. Почему напряжение "нормальное"? Потому, что оно действует по нормали (т.е. перпендикулярно) к площади сечения стержня.

Как вычислить деформацию? Найти из приведенных формул ΔL.
Теперь о силе упругости. Это именно та сила, которая стремится восстановить форму и размеры тела при деформации. При растяжении или сжатии сила упругости по величине равна внешней приложенной силе, а по направлению противоположна ей.

Answer 2

Конечно! Закон Гука - это принцип, который описывает поведение упругих тел, когда на них действует механическое напряжение (сила), вызывающее деформацию (изменение формы или размера) тела.

Простыми словами, закон Гука объясняет, что когда мы растягиваем или сжимаем упругое тело (например, пружину), оно будет деформироваться (растягиваться или сжиматься), и эта деформация будет пропорциональна силе, которую мы на него оказываем.

По сути, закон Гука говорит нам, что существует линейная зависимость между силой (F), которую мы применяем к упругому телу, и деформацией (Δx), которую оно получает. Эту зависимость можно записать как:

F = k * Δx

где:

• F - сила, которую мы применяем (например, сила натяжения пружины)
• k - коэффициент упругости (также называемый коэффициентом упругости или жёсткостью) - это характеристика упругости материала, который определяет, насколько легко он деформируется под действием силы. Чем больше k, тем более жесткий материал.
• Δx - деформация (изменение длины или размера) тела в результате приложения силы

Если мы проведем эксперимент, прикладывая разные силы к упругому телу и измеряя его деформацию, мы увидим, что результаты будут следовать линейной зависимости с постоянным коэффициентом упругости k.

Закон Гука является важным принципом в механике и широко применяется в различных областях, таких как инженерия, физика, а также в медицине, например, для изучения деформации костей и тканей в ортопедии.