3.3胡克定律
胡克定律公式举例
胡克定律公式举例胡克定律,也被称为弹簧定律,是物理学中的一个基本定律,描述了弹性变形物体的弹性力与其变形程度之间的关系。
根据胡克定律,弹簧的弹性力与其伸长或压缩的长度成正比。
以下是一些符合胡克定律的例子:1. 弹簧秤:弹簧秤是一种常见的测量物体重量的工具。
当物体挂在弹簧秤上时,弹簧会被拉伸,根据胡克定律,弹簧的伸长程度与物体的重量成正比。
2. 弹簧床:弹簧床是一种具有弹性的床垫,它使用了胡克定律的原理。
当人们躺在弹簧床上时,床垫上的弹簧会被压缩,根据胡克定律,弹簧的压缩程度与人体对床垫施加的力成正比,从而提供了舒适的支撑力。
3. 乐器弦:例如吉他、小提琴等乐器的弦是利用胡克定律来产生声音的。
当弦被拉伸或振动时,根据胡克定律,弦的伸长程度与产生的声音频率成正比。
4. 弹簧悬挂系统:弹簧悬挂系统常用于汽车的悬挂系统中。
当汽车经过颠簸的路面时,弹簧会被压缩或拉伸,根据胡克定律,弹簧的变形程度与汽车所受的冲击力成正比,从而减缓了车身的震动。
5. 弹簧门闩:弹簧门闩是一种常见的门锁机制。
当门闩被推开时,门闩上的弹簧会被拉伸,根据胡克定律,弹簧的伸长程度与门闩所受的力成正比,从而保持门闩的稳定性。
6. 弹簧减震器:弹簧减震器常用于交通工具的悬挂系统中,用于减轻行驶过程中的震动。
当车辆经过凹凸不平的路面时,弹簧会被压缩或拉伸,根据胡克定律,弹簧的变形程度与车辆所受的冲击力成正比,从而减轻了车辆的震动。
7. 弹簧式水龙头:弹簧式水龙头是一种可以自动回弹的水龙头设计。
当水龙头关闭时,弹簧会将龙头自动回弹到关闭位置,根据胡克定律,弹簧的恢复力与水龙头受到的压力成正比。
8. 弹性体:胡克定律可以用来描述弹性体的变形行为。
例如,当弹性体受到力的作用时,根据胡克定律,弹性体的形状会发生变化,变形程度与作用力成正比。
9. 弹簧悬挂的体育用品:一些体育用品,如篮球架、羽毛球网等,采用了弹簧悬挂设计,以提供合适的弹性和支撑力,使运动更加舒适和安全。
力学基本定律之一胡克定律
力学基本定律之一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=-kx或△F=-kΔx,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。
倔强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Ff和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= -kx。
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。
胡克定律Hook's law材料力学和弹性力学的基本规律之一。
由R.胡克于1678年提出而得名。
胡克定律的内容为:在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比;也可表述为:在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量。
把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律。
胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。
各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式:σ11=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε11,σ23=2Gε23,σ22=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε22,σ31=2Gε31,(1)σ33=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε33,σ12=2Gε12,及式中σij为应力分量;εij为应变分量(i,j=1,2,3);λ和G为拉梅常量,G又称剪切模量;E为弹性模量(或杨氏模量);v为泊松比。
λ、G、E和v之间存在下列联系:式(1)适用于已知应变求应力的问题,式(2)适用于已知应力求应变的问题。
高中的什么克定律
高中的什么克定律
胡克定律的高中物理
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
胡克定律
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Ff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。
胡克定律公式
胡克定律公式胡克定律是一个重要的物理定律,它描述了物体在重力场中运动的机制。
它是19th世纪德国物理学家William von Humboldt Luedenscheidt(常简称为胡克)于1880年提出的。
它被认为是现代物理学的基础,对许多物理学家来说是一个重要的理论,也成为现代物理学家的许多研究的基石。
胡克定律公式由一系列变量组成,其中最重要的变量是重力加速度和物体的质量。
它可以用下面的公式来表示:F = mg,其中F表示重力加速度,m表示物体的质量,g表示地球上的重力加速度。
这个公式的关键是,当物体的质量和重力加速度改变时,物体的力也会随之改变。
这个公式可以用来描述物体在重力场中的运动情况。
例如,当物体的质量增加而重力加速度不变时,物体的力就会增加,这也意味着物体将会加速运动。
另外,如果物体的质量减少而重力加速度不变时,物体的力就会减少,这也意味着物体将会减速运动。
此外,这个公式也可以用来解释物理性质之间的关系。
例如,可以通过改变物体的质量和重力加速度来改变物体的电势能、热动能和其他形式的能量。
这是最重要的物理定律之一,以至于许多物理学家都称它为“胡克定律”。
胡克定律不仅用于物理学的研究,而且也用于其他领域的研究。
例如,它可以用来研究电势能、热动能和光动能之间的关系。
此外,它还可以用来研究其他自然现象,如地震、环境问题、气候变化和海洋学等等。
总之,胡克定律是一个非常重要的物理定律,它描述了物体在重力场中运动的机制,并且可以用来解释许多物理性质之间的关系。
它也被用于其他领域的研究,被认为是现代物理学的基础。
因此,胡克定律公式应该被认真研究,以便更好地理解物理学的基本原理,深入研究其他自然现象,并应用于工程领域。
力学基本定律之一胡克定律
力学基本定律之一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=-kx或△F=-kΔx,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。
倔强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Ff和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= -kx。
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。
胡克定律Hook's law材料力学和弹性力学的基本规律之一。
由R.胡克于1678年提出而得名。
胡克定律的内容为:在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比;也可表述为:在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量。
把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律。
胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。
各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式:σ11=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε11,σ23=2Gε23,σ22=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε22,σ31=2Gε31,(1)σ33=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε33,σ12=2Gε12,及式中σij为应力分量;εij为应变分量(i,j=1,2,3);λ和G为拉梅常量,G又称剪切模量;E为弹性模量(或杨氏模量);v为泊松比。
λ、G、E和v之间存在下列联系:式(1)适用于已知应变求应力的问题,式(2)适用于已知应力求应变的问题。
胡克定律PPT课件
3、实验原理 (1).如图实-1-1所示,在弹簧下 端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时 弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力 大小相等.
(2).弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以 由拉长后 的长度减去弹簧原来的长度进行计算. 这样就可以研究弹 簧的弹力和弹簧伸长量之间的 定量关系了.
二、胡克定律:
⑴、内容: 在弹性限度内,弹簧发生弹性
形变时,弹力的大小跟弹簧伸长 (或缩短)的长度x成正比。
⑵、公式: F = k x 其中:k——弹簧的劲度系数
单位:牛每米, 符号N/m
x——弹簧伸长(或缩短)
的长度 ☆弹簧弹力的方向:沿弹簧,指向恢复原长的方向.
1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验 中,如何保证刻度尺竖直( )
A.使用三角板 B.使用重垂线
C.目测
D.不用检查
解析:使用重垂线可保证刻度尺竖直,故B正 确.A、C不准确,不合题意,D是错误的.
答案:B
2.竖直悬挂的弹簧下端,挂一重为4N的物体 时弹簧长度为12cm;挂重为6N物体时弹簧长 度为13cm,则弹簧原长为多少厘米,劲度系数 为多少?
4cm 200N/cm
各种各样的弹簧
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2019/4/26
的伸长量x为横坐标,用描点法作图.按照图中各点的 分
布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所 画
的点不一定正好都在这条曲线上,但要注意使曲线两 侧
的点数大致均匀. (5).以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数.
5、注意事项 (1).所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它 的弹性限度.要注意观察,适可而止. (2).每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标系 上描的点尽可能稀,这样作出的图线精确. (3).测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡 状态时测量,以免增大误差. (4).描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上, 但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧. (5).记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及 单位.
三向的胡克定律
三向的胡克定律一、三向胡克定律的基础概念三向胡克定律,又称为三维胡克定律,是弹性力学的基本定律之一。
它描述了在三维空间中,物体的应力和应变之间的关系。
与传统的二维胡克定律相比,三向胡克定律考虑了更多的因素,包括剪切应力、旋转应力和三维空间的应变状态。
在三向胡克定律中,物体的应力和应变被表示为三维向量,这些向量不仅包括大小,还包括方向。
这使得三向胡克定律能够更准确地描述在复杂应力状态下的物体行为,如扭曲、弯曲和剪切等。
二、三向胡克定律的数学表达三向胡克定律的数学表达通常由三个方程构成:应力平衡方程、几何方程和物理方程。
这些方程一起描述了物体的应力、应变和变形之间的关系。
1.应力平衡方程:该方程描述了物体内部应力的平衡状态。
在三维空间中,这个方程是一个线性方程组,表示为:σij,j=0 (i=1,2,3)。
其中,σij表示应力张量分量,j表示偏量算子。
2.几何方程:这个方程描述了物体的应变和变形。
它通常表示为:εij=1/2(uij+uji),其中εij表示应变张量分量,uij表示位移梯度分量。
3.物理方程:这个方程将应力和应变联系起来,通常表示为:σij=λδij+2μεij。
其中,λ和μ是拉梅常数,δij是克罗内克符号,表示当i=j时值为1,否则为0。
三、三向胡克定律的应用三向胡克定律在许多工程领域中有广泛的应用,包括结构工程、航空航天工程和材料科学等。
以下是一些具体的应用实例:1.结构工程:在结构工程中,三向胡克定律被用于分析桥梁、建筑和其它大型结构的应力分布和变形。
这种分析可以帮助工程师预测结构的强度、刚度和稳定性,从而优化设计。
2.航空航天工程:在航空航天工程中,由于飞行器经常处于复杂的应力状态,因此三向胡克定律的应用尤为重要。
它被用于分析飞行器的结构强度、疲劳寿命和气动弹性等问题。
3.材料科学:在材料科学中,三向胡克定律用于研究材料的力学性能,如弹性模量、泊松比和剪切模量等。
这种研究有助于理解材料的微观结构和宏观力学行为之间的关系,为新材料的开发提供理论支持。
胡克定律,弹力与物体的变形成正比,而与物体的质量成反比
胡克定律,弹力与物体的变形成正比,而与物体的质量成反比胡克定律是物理学中的一个基本定律,它描述了弹性物体在受到外力作用时,其形变与外力之间的关系。
这个定律是由英国物理学家罗伯特·胡克在17世纪提出的,它对于理解弹性物体的力学行为具有重要意义。
胡克定律的内容是:在弹性限度内,弹簧的伸长或压缩量与作用在其上的外力成正比,而与物体的质量无关。
也就是说,当一个物体受到的力越大,它所发生的形变也就越大。
这个定律可以用一个简单的数学公式来表示:F=k×Δx其中,F代表作用在物体上的力,k是弹簧的劲度系数,Δx是弹簧的伸长或压缩量。
这个公式告诉我们,当外力增加时,弹簧的形变也会增加,而且这种增加是线性的,也就是说,形变和外力之间存在着一种正比关系。
这个正比关系意味着,当一个物体受到的力越大,它所发生的形变也就越大。
这是因为物体在受到外力作用时,其内部的分子或原子之间的相互作用力会发生变化,导致物体形状的改变。
而这种改变的大小与外力的大小成正比。
另外,胡克定律还告诉我们,弹簧的劲度系数k是一个常数,它与物体的质量无关。
这意味着无论物体的质量大小如何,只要它受到的力相同,它所发生的形变也是相同的。
这是因为物体的质量不会影响其内部的分子或原子之间的相互作用力,因此也不会影响其形变的大小。
这个结论在工程学和物理学中具有重要意义。
在工程设计中,工程师们经常需要使用弹性材料来制造各种机械和结构。
胡克定律可以帮助他们了解弹性材料在不同外力作用下的形变情况,从而优化设计,提高产品的稳定性和安全性。
在物理学中,胡克定律也是研究弹性物体力学行为的基础。
通过研究不同弹性材料在不同外力作用下的形变情况,物理学家们可以进一步探索弹性材料的内部结构和性质,为材料科学和工程学的发展提供重要的理论支持。
总之,胡克定律是物理学中的一个基本定律,它描述了弹性物体在受到外力作用时其形变与外力之间的关系。
这个定律告诉我们,当一个物体受到的力越大,它所发生的形变也就越大;而弹簧的劲度系数k是一个常数,它与物体的质量无关。
胡克定律的定义及公式。
胡克定律,曾译为虎克定律,是力学弹性理论中的一条基本定律,表述为:固体材料受力之后,材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关係。
满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料。
从物理的角度看,胡克定律源于多数固体(或孤立分子)内部的原子在无外载作用下处于稳定平衡的状态。
许多实际材料,如一根长度为L、横截面积A的稜柱形棒,在力学上都可以用胡克定律来模拟——其单位伸长(或缩减)量(应变)在常係数E(称为弹性模量)下,与拉(或压)应力σ成正比例,即:F=-k·x或△F=-k·Δx
其中为总伸长(或缩减)量。
胡克定律用17世纪英国物理学家罗伯特·胡克的名字命名。
胡克提出该定律的过程颇有趣味,他于1676年发表了一句拉丁语字谜,谜面是:ceiiinosssttuv。
两年后他公布了谜底是:ut tensio sic vis,意思是“力如伸长(那样变化)”(见参考文献[1]),这正是胡克定律的中心内容。
胡克定律
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=kx,其中k是常数,是物体的倔强系数。
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。
倔强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:在弹性限度内,弹簧的弹力f和弹簧的长度x成正比,即f= -kx。
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。
prison break里面说的是力学的胡克定律,这个是材料力学里面的知识点,具体计算起来比较复杂。
记得以前看过一个记录片,关于爆破的方法,在一个实心的大块混凝土结构上,通过计算得出关键的受力点,然后在这几个受力点上打孔,接着放入引爆所需要的最少量的炸药,进行引爆,引爆的结果就是会导致混凝土爆炸影响范围最小,这种爆破方法就是通过精确的计算来决定爆破最好的效果,从而不会影响其他的附近的建筑物。
胡克定律Hook's law材料力学和弹性力学的基本规律之一。
由R.胡克于1678年提出而得名。
胡克定律的内容为:在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比;也可表述为:在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量。
把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律。
胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。
各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式:σ11=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε11,σ23=2Gε23,σ22=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε22,σ31=2Gε31,(1)σ33=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε33,σ12=2Gε12,及式中σij为应力分量;εij为应变分量(i,j=1,2,3);λ和G为拉梅常量,G又称剪切模量;E为弹性模量(或杨氏模量);v为泊松比。
胡克定律
E
• 简单应力状态的胡克定律和横向效应:
广义胡克定律
• 把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则 可得到广义胡克定律。胡克定律为弹性力学的发 展奠定了基础。 • 对用主单元体表示的三向应力状态,有σx, σy, σz 三个主应力,可以把它们看做是三组单向应力的 组合,如图所示:
• 在纯剪切的情况下,在剪应力不超过剪切 比例极限时,剪应力和剪应变之间的关系 服从剪切胡克定律,即 G 或 G
• 单向拉伸与压缩时,在线弹性范围内,应 力与应变成线性关系,满足胡克定律
E
• 此外,轴向变形还将引起横向尺寸的变化, 横向线应变根据材料的泊松比可得出:
• 在正应力σx单独作用时(图(b)),单元体在x方向的线应变
xx x E
• 在σy单独作用时(图(c)),单元体在x方向的线应变为 用时(图(d)),单元体在x方向的线应变为 xz E
• 在σx、σy、σz共同作用下,单元体在x方向的线应变为
• 由于应力张量、应变张量和弹性系数张量存在对 称性(应力张量的对称性就是材料力学中的剪应 力互等定理),81个弹性常数中对于最一般的材 料也只有21个是独立的。
1 z z ( x y ) E
• 对于剪应变与剪应力之间,由于剪应变只与剪应 力有关,并且剪应力只能引起与其相对应的剪应 变分量的改变,而不会影响其它方向上的剪应变。 在xy、yz、zx三个面内的剪应变分别是
xy
1 2(1 ) xy xy G E
主要内容
1. 胡克定律 2. 广义胡克定律
胡克定律
• 胡克定律(Hooke‘s law):
在弹性极限内,弹性体的应力与应变成正比, 其关系式为σ=Εε 满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型材料。
三、胡克定律
三、胡克定律:☞基础知识:➢ 发生弹性形变的物体,产生的弹力与物体的伸长量成正比。
➢ 公式:F = kx 。
➢ 劲度系数:k 单位:牛顿/米✌ 【对象模型】● 串联弹簧组:产生的弹力相同;而伸长量相加可得:1 / k = 1 / k 1 + 1 / k 2 ● 并联弹簧组:形变伸长量相同;而弹力应相加可得:k = k 1 + k 2✌ 弹力随伸长量变化的图象的物理意义是:如右图:● 图象斜率表示弹簧的劲度系数。
● 图象下方围成的面积表示弹力做的功01 如图劲度系数为k2的弹簧竖直固定的水平桌面上;上端连接一个质量为m 的物体。
另一劲度系数为k 1的弹簧固定在物体上。
现将k 1的上端A 缓慢上提;直到k 2受力大小为2mg / 3为止;求A 上提的高度02 S 1和S2两个弹簧的劲度系数分别是k 1和k 2且有:k 1 >k 2;a 和b 表示两个质量分别是m a > m b 的小物体。
将弹簧与两物体如图所示连接起来。
现要求弹簧的总长度达到最大;则应使:A 、S 1在上,a 在上B 、S 1在上,b 在上C 、S 2在上,a 在上D 、S 2在上,b 在上。
03 一根大弹簧内套一个小弹簧。
大的比小的长0.2m 下端平齐并固定在平面上。
当用力压缩弹簧时;测得压力与压缩距离关系如图。
则大弹簧的劲度系数是 。
小弹簧的劲度系数是 。
04 如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置。
它们的右端受到大小皆为F 的拉力作用,而左端的情况不相同:①中弹簧左端固定在墙上。
②中弹簧左端受到大小也为F 的拉力作用。
③中弹簧左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动。
④中弹簧左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动。
若认为弹簧的质量都为零。
以L 1、L 2、L 3、L 4依次表示四个弹簧的伸长量,则有: A 、L 2>L 1 B 、L 4>L 324②FFF 点评: 题目中“k 2受力大小为2mg / 3”这衍生概念隐含了弹簧k 2可能处于压缩与伸长两个状态。
胡克定理
胡克定理胡克定律科技名词定义中文名称:胡克定律定义:材料在弹性变形范围内,力与变形成正比的规律。
应用学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程力学(水利)(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片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。
目录定律简介历史证明编辑本段定律简介胡克定律的表达式为F=k/x或△F=k/Δx,其中k是常数,是物体的胡克定律劲度(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。
倔强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Ff和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= -kx。
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。
编辑本段历史证明Hooke law 材料力学和弹性力学的基本规律之一。
由R.胡克于1678年提胡克定律相关图表出而得名。
胡克定律的内容为:在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比;也可表述为:在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε,式中E 为常数,称为弹性模量或杨氏模量。
把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律。
胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。
各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式: σ11=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε11,σ23=2Gε23,σ22=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε22,σ31=2Gε31,(1)σ33=λ(ε11+ε22+ε33)+2Gε33,σ12=2Gε12,及式中σij为应力分量;εij为应变分量(i,j=1,2,3);λ和G为拉梅常量,G又称剪切模量;E为弹性模量(或杨氏模量);v为泊松比。
胡克定律公式举例
胡克定律公式举例胡克定律(Hooke's Law)是描述弹簧弹性变形的力学定律,它指出,弹性体的变形量与作用在其上的恢复力成正比。
以下是10个符合要求的例子:1. 弹簧拉伸:当我们用力拉伸一根弹簧时,根据胡克定律,弹簧的伸长量与施加的拉力成正比。
2. 弹簧压缩:同样地,当我们用力压缩一根弹簧时,胡克定律也适用,弹簧的压缩量与施加的压力成正比。
3. 弹簧振动:当弹簧被拉伸或压缩后释放,它会产生振动。
胡克定律描述了弹簧振动的特性,振动频率与弹簧的劲度系数和质量有关。
4. 弹簧秤:弹簧秤是一种常见的测量重量的工具。
胡克定律被应用于弹簧秤的设计中,通过测量弹簧的伸缩量来确定物体的重量。
5. 悬挂吊车:悬挂吊车使用了胡克定律的原理。
吊车上的钢索被拉伸以支撑物体的重量,根据胡克定律,钢索的伸长量与物体的重量成正比。
6. 弹簧悬挂系统:许多车辆和交通工具使用弹簧悬挂系统来提供舒适的乘坐体验。
胡克定律用于设计和调整弹簧的刚度,以使悬挂系统能够承受不同道路条件下的冲击力。
7. 弹簧床垫:弹簧床垫使用了胡克定律的原理。
当我们躺在床垫上时,床垫中的弹簧会根据我们的体重产生不同程度的压缩,以提供舒适的支撑。
8. 弹力球:弹力球是一种玩具,它利用了胡克定律的原理。
当我们挤压弹力球时,球体会产生变形,胡克定律描述了球体恢复原状的力量。
9. 弹簧门闩:弹簧门闩是一种常见的锁具。
弹簧门闩的设计使用了胡克定律,门闩的弹性变形与施加在其上的力量成正比,以保持门的牢固关闭。
10. 弹簧挂钟:弹簧挂钟使用了胡克定律来驱动钟摆的摆动。
胡克定律描述了弹簧的恢复力与钟摆的摆动频率成正比,从而实现了准确的时间测量。
通过以上例子,我们可以看到胡克定律在日常生活和工程应用中的广泛应用。
胡克定律不仅帮助我们理解弹簧的力学性质,还为各种设计和测量提供了基础。
了解胡克定律的应用可以帮助我们更好地理解和解决与弹性变形相关的问题。
胡克定律应用的原理包括
胡克定律应用的原理包括1. 胡克定律的基本概念胡克定律是物理学中一个重要的定律,描述了弹性材料在受力作用下的变形规律。
该定律的基本表述是“弹性体内部的任何体积上任何点的应力与该点的位置无关”。
胡克定律揭示了物体在受到外力作用时产生的弹性形变。
2. 胡克定律的公式胡克定律的数学表述是通过一个简单的公式表示的:F = k * Δx,其中F代表所受的力的大小,k是弹性系数或弹簧系数,Δx是物体的变形量。
这个公式说明了物体的弹性形变与所施加的外力成正比。
3. 胡克定律的应用3.1 弹簧胡克定律在弹簧中的应用是最典型的。
根据胡克定律,当外力作用于弹簧时,弹簧会产生相应的变形。
而弹簧的变形量与所受外力的大小成正比,其弹性系数为弹簧的刚度,通常用弹性系数k表示。
弹簧广泛应用于工程和生活中,例如打印机中的纸张供给装置、汽车悬挂系统、家具和床垫等。
3.2 弹性体的变形分析胡克定律对弹性体的变形分析提供了重要的理论基础。
通过应用胡克定律,可以计算出物体受力后产生的变形量,进而研究材料的变形特性。
这对于工程设计和材料性能评估有着重要的作用。
3.3 弹性体的应力分析根据胡克定律,弹性体的应力分析可以通过施加外力和测量变形量来实现。
根据胡克定律的公式,通过测量变形量Δx和已知的弹性系数k,可以由此推算出施加力F的大小。
该原理在材料的强度设计和结构分析中起着重要的作用。
3.4 弹性势能的计算胡克定律可以用来计算弹性势能,即由弹性形变引起的势能。
根据胡克定律公式,通过知道施加的外力、弹性系数和变形量,可以计算得出弹性势能。
这在力学和材料科学研究中有着广泛的应用。
3.5 弹性体的模型构建胡克定律提供了建立弹性体模型的基础。
通过胡克定律,可以对弹性材料进行建模,以便进行力学分析和性能预测。
这对于工程设计、材料研发和仿真分析等方面具有重要的意义。
4. 胡克定律的局限性尽管胡克定律具有广泛的应用价值,但在某些情况下,它并不适用。
例如在材料的塑性变形和失效分析中,胡克定律无法描述材料的非弹性行为和破坏过程。
弹性力学胡克定律弹性势能弹性系数等
弹性力学胡克定律弹性势能弹性系数等弹性力学是力学的一个重要分支,研究物体在外力作用下的形变和应力分布规律。
而弹性力学中的胡克定律、弹性势能和弹性系数是研究弹性变形和力学性质的核心概念。
本文将对这些概念进行详细阐述。
一、弹性力学胡克定律胡克定律是描述材料弹性变形行为的基本规律,它由17世纪英国科学家罗伯特·胡克提出。
胡克定律的数学表达式为F=-kx,其中F表示弹性体受到外力作用的力大小,x表示物体的变形量,k为比例常数,称为弹性系数或胡克系数。
弹性系数是描述材料抵抗形变的特性参数,不同材料具有不同的弹性系数。
二、弹性势能在弹性力学中,弹性势能是指物体由于受力产生的形变而储存的能量。
当物体受到外力作用而产生形变时,它会具有弹性势能。
弹性势能与物体的形变量和弹性系数有关。
根据胡克定律的数学表达式F=-kx,可以推导出弹性势能的表达式E=1/2kx^2,其中E表示弹性势能,x表示物体的变形量,k为弹性系数。
弹性势能是材料储存的弹性能量,当外力消失时,这部分能量会返还给物体,使其恢复到原来的形态。
三、弹性系数弹性系数是描述物体抵抗形变的特性参数,不同材料具有不同的弹性系数。
在应用上,常用的弹性系数有:1. 弹性模量:弹性模量是弹性力学中最常用的弹性系数,它表示单位应力下的应变程度。
常见的弹性模量有:杨氏模量、剪切模量、泊松比等。
2. 杨氏模量:杨氏模量是描述物体在拉伸或压缩等拉伸变形中的抵抗程度,是衡量材料抗拉刚度的重要参数。
3. 剪切模量:剪切模量是描述物体在剪切变形中的抵抗程度,是衡量材料扭刚度的重要参数。
4. 泊松比:泊松比是描述物体在受到外力作用时会在一定方向上产生相应压缩或拉伸变形的程度。
这些弹性系数在工程应用中起着重要的作用,它们能够帮助工程师计算物体在外力作用下的形变和应力分布,进一步预测材料的力学性质。
总结:弹性力学胡克定律、弹性势能和弹性系数是研究弹性变形和材料力学性质的核心概念。
高中物理-胡克定律
伸长(或缩短)的长度,而不是弹簧的 原长,也不是弹簧形变后的实际长度。
③表达式中的k是弹簧的劲度系数,它反 映了弹簧的“软”、“硬”程度,在国 际单位制中k的单位为“N/m”。
④由于弹簧的形变量x通常以“cm”为单 位,而劲度系数k又往往以“N/m”为单 位,因而在应用上式时要注意将各物理 量的单位统一到国际单位制中。
4.一根弹簧在弹性限度内,用3N的力拉时,其 长度为20cm;用5N的力压时,其长度为 12cm,由此可知弹簧的原长是________m, 劲度系数是________.
如图(1)所示,弹簧的劲度系数为k,小球重力为G,平衡时球在A位置,今用力F 将小球向下拉长x至B位置,则此时弹簧的弹力为( )
A. kx
⑤上述胡克定律的表达式F=kx,仅表示 弹簧的弹力与弹簧形变量之间的大小关 系,若同时要表示弹力方向与弹簧形变 方向相反,则表达式可写成F=-kx。
6. 在弹性限度内,某弹簧下端悬挂500N重物 时,总长为22cm;悬挂750N重物时,总长 为23cm。那么,该弹簧的劲度系数为多大?
解:由胡克定律知,F=KX 则 △F=K△X ,已知△F=250N △X=1CM 得 K=25000 N/m
2.用5N的力可以使一轻弹簧伸长8mm,在两端 各用10N的力来拉它们,这时弹簧的伸长应 是( )C
• A.4mm B.8mm D.32mm
C.16mm
3.一根弹簧,原长10cm,在弹性限度内,用5N 的力拉时,其长度是15cm,则弹簧的劲度系 数是_________,若用7N的力压弹簧,其长度 是____________。
1.关于胡克定律,下列说法正确的是( )ACD
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然下垂,用刻度 尺测出弹簧自然伸长
状态时的长度l0,即原长.
(2).如图实-1-2所示,将已知质量的钩码挂在弹簧的下
端,在平衡时测量弹簧的总长并测出钩码的重力,填
写在记录表格里. 1 F/N L/cm 2 3 4 5 6 7
x/cm
(3).改变所挂钩码的质量,重复前面的实验过程多次.
(4).以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧
应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧.
(5).记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差.
(2).弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重力的影响.
(3).为了减小误差,要尽量多测几组数据.
7、实验改进 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,也可 以不测量弹簧的自然长度,而以弹簧的总长作为自变 量,弹力为函数,作出弹力随弹簧长度的关系图线.这 样可避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差.
2.竖直悬挂的弹簧下端,挂一重为4N的物体 时弹簧长度为12cm;挂重为6N物体时弹簧 长度为13cm,则弹簧原长为多少厘米,劲度 系数为多少? 4cm 200N/cm
3.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实
验,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直 尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂 上砝码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹 簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影 响,最后画出的图线可能是下图中的哪一个( C )
第三章 相互作用
3.3
胡克定律
孝昌一中
王凤波
2011年11月18
讨论:弹簧弹力的大小与什么因素有关?
1、弹簧的粗细?
L
2、弹簧的材料?
3、弹簧的原长L?
4、弹簧发生的形变?
一 实验:探究弹力和弹簧伸长的关系
1、实验目的
(1).探究弹力和弹簧伸长量之间的关系.
(2).学会利用图象法处理实验数据.
2、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、 钩码若干、三角板、坐标纸、 重垂线、铅笔.
达 式中常数的物理意义.
5、注意事项
(1).所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的
弹性限度.要注意观察,适可而止.
(2).每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标系上
描的点尽可能稀,这样作出的图线精确.
(3).测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状
态时测量,以免增大误差.
(4).描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但
3、实验原理
(1).如图实-1-1所示,在弹簧下
端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时
弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力 大小相等.
(2).弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以
由拉长后 的长度减去弹簧原来的长度进行计算. 这
样就可以研究弹 簧的弹力和弹簧伸长量之间的定
量关系了.
4、实验步骤
(1).将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自
二、胡克定律:
⑴、内容: 在弹性限度内,弹簧发生弹性形 变时,弹力的大小跟弹簧伸长 (或缩短)的长度x成正比。 ⑵、公式: F = k x 其中:k——弹簧的劲度系数 单位:牛每米, 符号N/m x——弹簧伸长(或缩短)的长度 ☆弹簧弹力的方向:沿弹簧,指向恢复原长的方向.
1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验 中,如何保证刻度尺竖直( ) A.使用三角板 B.使用重垂线 C.目测 D.不用检查 解析:使用重垂线可保证刻度尺竖直,故B正 确.A、C不准确,不合题意,D是错误的. 答案:B
50 ________N/m.
5.(2010年厦门模拟)如图(甲)所示,一个弹簧一端固定 在传感器上,传感器与电脑相连.当对弹簧施加变化 的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量 与弹簧产生的弹力大小的关系图象,如图(乙)所示.则 下列判断正确的是( BCD ) A.弹簧产生的弹力和弹簧的长 度成正比 B.弹簧长度的增加量与对应的 弹力增加量成正比 C.该弹簧的劲度系数是200 N/m D.该弹簧受到反向压力时,劲 度系数不变
各种各样的弹簧
4.某同学在做“研究弹簧的形变量与外力的关系” 实验时,将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂,测出 其自然长度;然后在其下部施加外力F,测出弹簧的 总长度L,改变外力F的大小,测出几组数据,作了 外力F与弹簧总长度L的关系图线如图5所示.(实验 过程是在弹簧的弹性限度内进行的) • 由图可知该弹簧的自然 10 长度为________cm; • 该弹簧的劲度系数为
的伸长量x为横坐标,用描点法作图.按照图中各点的分
布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所画 的点不一定正好都在这条曲线上,但要注意使曲线两侧 的点数大致均匀.
(5).以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数.首
先 尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数.
(6).得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表