Định luật đàn hồi Hooke
1660
Robert Hooke (1635-1703), Augustin-Louis Cauchy (1789-1857)
Tôi cảm thấy yêu thích Định luật Hooke khi vui đùa cùng món đồ chơi Slinky gồm một lò xo xoắn. Vào năm 1660, nhà vật lí người Anh Robert Hooke đã khám phá cái ngày nay chúng ta gọi là Định luật Đàn hồi Hooke, định luật nói rằng nếu một vật, ví dụ một thanh kim loại hay một lò xo, bị kéo dãn một đoạn nhất định, x, thì lực hồi phục F mà vật đó tác dụng tỉ lệ thuận với x. Mối liên hệ này được biểu diễn bằng phương trình F = −kx. Ở đây, k là một hệ số tỉ lệ thường được gọi là độ cứng lò xo khi Định luật Hooke được áp dụng cho lò xo. Định luật Hooke là một gần đúng áp dụng được cho những vật liệu nhất định, ví dụ như thép, chúng gọi là vật liệu “Hookean” vì chúng tuân theo Định luật Hooke dưới một ngưỡng điều kiện đáng kể.
Sinh viên thường gặp Định luật Hooke trong phần học về lò xo, trong đó định luật liên hệ lực F, do lò xo tác dụng, với độ dịch chuyển x mà lò xo bị kéo dãn. Độ cứng lò xo k được đo bằng lực trên độ dài. Dấu trừ trong F = −kx ngụ ý rằng lực do lò xo tác dụng ngược với hướng dịch chuyển. Ví dụ, nếu chúng ta kéo một đầu lò xo sang phải, thì lò xo tác dụng một lực “hồi phục” hướng sang trái. Độ dịch chuyển của lò xo là độ dời của nó khỏi vị trí cân bằng tại x = 0.
Chúng ta vừa nói đến các chuyển động và lực trong một chiều. Nhà toán học Pháp Augustin-Louis Cauchy đã khái quát hóa Định luật Hooke cho các lực ba chiều (3D) và các vật đàn hồi, và hình thức phức tạp hơn này xây dựng trên sáu thành phần lực căng và sáu thành phần biến dạng. Mối liên hệ lực căng-độ biến dạng tạo thành một tensor 36 thành phần khi viết ở dạng ma trận.
Nếu một kim loại bị kéo hoặc bị nén nhẹ, thì có thể gây ra sự biến dạng tạm thời do sự dịch chuyển đàn hồi của các nguyên tử trong mạng tinh thể 3D. Loại bỏ sức kéo hoặc nén đó thì kim loại trở lại hình dạng và kích thước ban đầu của nó.
Nhiều phát minh của Hooke bị thất lạc, một phần là do Isaac Newton không ưa ông. Thật vậy, Newton còn cho gỡ bức chân dung của Hooke khỏi Hội Hoàng gia và cố thiêu hủy các bài báo của Hooke tại Hội Hoàng gia.
Phuộc xe mạ chrome. Định luật Đàn hồi Hooke giúp mô tả cách hành xử của lò xo và các vật đàn hồi khác khi độ dài của chúng thay đổi.
XEM THÊM. Vì kèo (2500 tCN), Micrographia (1665), Super Ball (1965).
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí | Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
