Różne odkształcenia, zaawansowane postacie prawa Hookea

Prawo Hooke’a w pierwotnej postaci (tej odkrytej przez samego Hooke'a) stosuje się do ciał o względnie prostych kształtach. Wtedy proporcjonalność odkształcenia do działającej siły nie jest zakłócana np. skomplikowanymi zjawiskami zachodzącymi w wielowymiarowej sieci krystalicznej materiału odkształcanego ciała.  

We współczesnej, ogólnej wersji prawa Hooke'a rozpatruje się często bardziej skomplikowane przypadki odkształceń - nie tylko wydłużeń/skróceń, bądź odchyleń, ale też i skręceń, skrzywień rozmaitego rodzaju. 

Matematyczny opis takich odkształceń wymaga użycia zaawansowanych narzędzi matematycznych - złożonych całek, tensorów. I jest tak, mimo że wciąż mówimy o przypadku, gdy odkształcenia są proporcjonalne do działających sił. A w przypadku bardziej ogólnym - tzn. takim, gdyby wraz ze wzrostem siły, czyli w jakimś tam szczególnym zakresie  odkształcenia zmieniałyby charakter -  np. ciało słabiej się opierało (mamy wtedy do czynienia z tzw. "płynięciem"), bądź opierało się mocniej, sprawa jeszcze bardziej się komplikuje. 

Ale te ostatnie dwa przypadki wykraczające poza proporcjonalność odkształceń do siły nie mogą być uznawane za spełniające prawo Hooke'a. Bo prawo to jest słuszne jedynie dla ciał, wykazujących odkształcenie proporcjonalnie do działającej siły. 

Sprężystość - podsumowanie

Choć prawo Hooke'a - daje tylko przybliżony opis zjawiska sprężystości - jest to najprostszy przypadek zależności między siłą, a odkształceniem, to jednak przypadek ten jest niezwykle ważny, a wnioski z niego wypływające mają znaczenie w wielu działach fizyki - np. w ruchu falowym, przy omawianiu zachowania płynów i w innych sytuacjach. 

 

Zapamiętajmy:

W najprostszym przypadku odkształcenia są proporcjonalne do działających sił.

Δl ~ F

Co jest przyczyną sprężystości materiałów?

- Oddziaływania międzycząsteczkowe. Chmury elektronowe cząsteczek zachowują się też jak swoiste sprężyny - utrzymują stałą odległość między atomami, a w przypadku prób rozciągnięcia, czy ściśnięcia reagują siłami przeciwnie skierowanymi. Przeniesienie działania tych "minisprężyn" działających między cząsteczkami, lub atomami na całość materiału, daje ostatecznie zjawisko sprężystości.

 

 

 

 

 

Zmieniono 19.06.2019 (MD)

Sprężystość - patrz także: Energia sprężystości