理論與證明- robert hooker's law - Google Sites
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虎克定律(Hooker's law),我們亦稱作胡克定律,為彈性力學的一個基本線性方程。
以文字來說明:. 「一個固體受力後,其中的應力(單位面積上所承受的力)與應變( ...
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理論與證明
虎克定律(Hooker'slaw),我們亦稱作胡克定律,為彈性力學的一個基本線性方程。
以文字來說明:
「一個固體受力後,其中的應力(單位面積上所承受的力)與應變(單位長度的形變量)之間會呈線性關係。
」
最常見的例子是彈簧,在彈性限度內,彈簧的彈力F和彈簧的長度變化量Δx會呈現線性關係。
用式子來表示:
→ →
F=−kΔx
其中k是彈簧的彈力係數(也有人稱為勁度係數、倔強係數),它由彈簧本身的材質與幾何外形所決定,負號表示彈簧所產生的彈力與其形變(伸長或壓縮)的方向相反,這種彈力我們稱之為回復力,因為它有使系統回復平衡的趨勢,滿足上式的彈簧稱為線性彈簧。
若以ρ(與彈簧之材質有關),A(彈簧之截面積),L(彈簧之長度大小)來表示k:
k=ρA/L
(圖1)
在這裡,我們找到了一個實際動手做做看的小遊戲:
http://w3.sljhs.ylc.edu.tw/bandit/flash/spring.htm
又因W=FS,故彈力位能Uk即F和Δx軸所圍的面積,可表示成:
Uk=1/2FΔx
=1/2(kΔx)Δx
=1/2kΔx^2
當有n個彈簧並聯時:
F=k1Δx+k2Δx+……+knΔx=kΔx
(圖2)
此時總彈力係數k可推出:
k=k1+k2+……+kn
當有n個彈簧串聯時:
Δx=Δx1+Δx2+……+Δxn
=>F/k=F/k1+F/k2+……+F/kn
(圖3)
此時總彈力係數k可推出:
1/k=1/k1+1/k2+……+1/kn
圖片來源及引用:
(圖2)http://asptest.myphysics.dyndns.org/Claroline/courses/PHY20080201/document/images/Combination_in_Parallel.gif
(圖3)http://forum.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=22028
http://w3.sljhs.ylc.edu.tw/bandit/flash/spring.htm
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