
【化】 Hooke law
胡克定律(Hooke's Law)是物理学中描述弹性体在受力时形变与作用力之间关系的基础定律。其核心内容可概括为:在弹性限度内,物体所受的应力与产生的应变成正比。
数学表达式
胡克定律的标准数学形式为:
$$ F = -k Delta x $$
其中:
对于材料内部的应力((sigma))与应变((varepsilon))关系,可表示为:
$$ sigma = E varepsilon $$
( E ) 为弹性模量(杨氏模量),表征材料抵抗形变的能力。
适用条件
该定律仅在弹性限度内成立,即外力撤除后物体能完全恢复原状。超出此限度将发生塑性形变或断裂。
物理意义
揭示了弹性体形变的线性规律,为工程力学(如桥梁设计)、材料科学(如复合材料研发)及生物力学(如肌腱弹性研究)提供了理论基础。
中文术语 | 英文术语 |
---|---|
胡克定律 | Hooke's Law |
劲度系数 | Spring constant |
弹性限度 | Elastic limit |
应力 | Stress |
应变 | Strain |
弹性模量 | Elastic modulus |
回复力 | Restoring force |
《大学物理》(张三慧 著)第5章详细论述胡克定律的实验验证与工程应用。
中国物理学会官网科普专栏对弹性力学原理有系统解读。
ISO 6892-1:2019 金属材料拉伸试验标准中引用胡克定律作为弹性阶段判据。
注:定律命名自英国科学家罗伯特·胡克(Robert Hooke),其于1678年发表的论文《论弹簧》首次系统阐述该原理。
胡克定律是描述弹性体力学性质的基础定律,由英国科学家罗伯特·胡克于1676年提出,其核心内容可概括为:
公式表达
在弹性限度内,物体所受的应力(σ)与应变(ε)成正比,即:
$$
sigma = E cdot epsilon
$$
其中:
一维简化形式
对于弹簧等一维形变情况,公式简化为:
$$
F = -k Delta x
$$
适用条件
实际应用
局限性
当材料进入塑性变形阶段(如金属屈服)或发生大形变(如橡胶拉伸超过300%)时,胡克定律不再适用,需采用非线性本构模型描述。
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