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虎克定律
[来源:天津赛美瑞轴承贸易有限公司] [作者:管理员] [日期:2014-04-29 14:21] [热度:]
虎克定律 即 胡克定律 。
胡克定律是力学基本定律之一。适用于一切固体材料的弹性定律,它指出:在弹性限度内,物体的形变跟引起形变的外力成正比。这个定律是英国科学家胡克发现的,所以叫做胡克定律。
胡克定律的表达式为F=k·x或△F=k·Δx,其中k是常数,是物体的劲度(倔强)系数。在国际单位制中,F的单位是牛,x的单位是米,它是形变量(弹性形变),k的单位是牛/米。劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。
弹性定律是胡克最重要的发现之一,也是力学最重要基本定律之一。在现代,仍然是物理学的重要基本理论。胡克的弹性定律指出:弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力F和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= -k·x 。k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。
为了证实这一定律,胡克还做了大量实验,制作了各种材料构成的各种形状的弹性体。
满足胡克定律的弹性体是一个重要的物理理论模型,它是对现实世界中复杂的非线性本构关系的线性简化,而实践又证明了它在一定程度上是有效的。然而现实中也存在这大量不满足胡克定律的实例。胡克定律的重要意义不只在于它描述了弹性体形变与力的关系,更在于它开创了一种研究的重要方法:将现实世界中复杂的非线性现象作线性简化,这种方法的使用在理论物理学中是数见不鲜的。
胡克定律又可表示为:
Fn∕S=E·(△l∕l。)
式中Fn表示一个被命名为n的力(简单的说就是一个力),比例系数E成为弹性模量,也称为杨氏模量,由于△l∕l。为纯数,故弹性模量和应力具有相同的单位,弹性模量是描写材料本身的物理量,由上式可知,应力大而应变小,则弹性模量较大;反之,弹性模量较小。弹性模量反映材料对于拉伸或压缩变形的抵抗能力,对于一定的材料来说,拉伸和压缩量的弹性模量不同,但二者相差不多,这时可认为两者相同,下表列出了几种常见材料的弹性模量。
材料
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铝
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绿石英
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混凝土
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铜
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玻璃
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花岗石
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铁
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铅
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松木 (平行于纹理)
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E∕10^10Pa
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7.0
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9.1
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2.0
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11
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5.5
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4.5
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19
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1.6
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1.0
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