|
|
Prawo Hooke’a nie jest prawem stuprocentowo ścisłym. Dla materiałów
sprężystych (np. guma) stosuje się ono do stosunkowo największych
odkształceń. Jednak i tak, prędzej czy później, zwiększenie siły
wyprowadzi odkształcane ciało z obszaru proporcjonalności (czyli właśnie
stosowalności tego prawa). |
|
Typowy przebieg rozciągania ciała przedstawiony jest na rysunku
obok. Zawiera on kilka zakresów zachowania w których zjawisko odkształcenia
przebiega w odmienny sposób:
- obszar stosowalności prawa Hooke’a
w obszarze tym zwiększenie siły np. o 50% spowoduje przyrost wydłużenia
w tym samym stosunku – czyli też 50%
- obszar sprężystości to
obszar w którym ciało nie odkształca się trwale, co oznacza, że
po ustaniu działania siły ciało wróci do pierwotnego kształtu).
Jednak w obszarze tym zwiększenie siły o 10% może spowodować zwiększenie
wydłużenia np. o 12%, czy 15%, czyli wzór na prawo Hooke’a
tu już nie obowiązuje.
|
- obszar stosowalności prawa Hooke’a
- obszar sprężystości
- początkowy obszar odkształceń trwałych
- obszar plastyczności
- obszar poprzedzający zerwanie
|
|
- początkowy obszar odkształceń
trwałych - dalsze zwiększanie siły wiąże się z postępującym
rozciąganiem materiału, jednak w obszarze tym ciało zatraca swój
pierwotny kształt – tzn. że odstawienie siły nie
spowoduje skurczenia się rozciąganego materiału do początkowej długości.
- obszar plastyczności –
w obszarze tym zwiększanie odkształcenia nie wiąże się ze zwiększeniem
siły – po prostu siłą o stałej wartości można
„wyciągać” ciało i kształtować je w szerokim
zakresie wydłużeń
- obszar poprzedzający zerwanie
– całkowite zerwanie ciała następuje w punkcie Z. Jednak
aby do niego dojść, trzeba jeszcze nieco zwiększyć siłę w
stosunku do tej, która wystarczała w obszarze plastyczności.
Proporcje obszarów przedstawionych na rysunku mogą różnić się w
zależności od materiału – np. wykres dla materiałów twardych
i kruchych będzie bardzo stromy, a obszar sprężystości będzie krótki;
plastelina ma długi obszar plastyczności, a materiały sprężyste mają
stosunkowo duże dwa początkowe obszary.
 Stosowalność
prawa Hooke’a - podsumowanie
Podsumowując należałoby stwierdzić, że prawo Hooke’a działa
w sposób przybliżony - stosuje się ono tylko w dość ograniczonych
przypadkach – przy niezbyt dużych siłach i odkształceniach.
Jednak w wielu sytuacjach prawo to pozwala na dość dobre przewidzenie
tego jak dużej siły potrzeba do odkształcenia, dzięki czemu można
projektować konstrukcje wyginające się i wydłużające lub skracające
pod wpływem sił zewnętrznych.
|
|
|