
【化】 Hooke law
胡克定律(Hooke's Law)是物理學中描述彈性體在受力時形變與作用力之間關系的基礎定律。其核心内容可概括為:在彈性限度内,物體所受的應力與産生的應變成正比。
數學表達式
胡克定律的标準數學形式為:
$$ F = -k Delta x $$
其中:
對于材料内部的應力((sigma))與應變((varepsilon))關系,可表示為:
$$ sigma = E varepsilon $$
( E ) 為彈性模量(楊氏模量),表征材料抵抗形變的能力。
適用條件
該定律僅在彈性限度内成立,即外力撤除後物體能完全恢複原狀。超出此限度将發生塑性形變或斷裂。
物理意義
揭示了彈性體形變的線性規律,為工程力學(如橋梁設計)、材料科學(如複合材料研發)及生物力學(如肌腱彈性研究)提供了理論基礎。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
胡克定律 | Hooke's Law |
勁度系數 | Spring constant |
彈性限度 | Elastic limit |
應力 | Stress |
應變 | Strain |
彈性模量 | Elastic modulus |
回複力 | Restoring force |
《大學物理》(張三慧 著)第5章詳細論述胡克定律的實驗驗證與工程應用。
中國物理學會官網科普專欄對彈性力學原理有系統解讀。
ISO 6892-1:2019 金屬材料拉伸試驗标準中引用胡克定律作為彈性階段判據。
注:定律命名自英國科學家羅伯特·胡克(Robert Hooke),其于1678年發表的論文《論彈簧》首次系統闡述該原理。
胡克定律是描述彈性體力學性質的基礎定律,由英國科學家羅伯特·胡克于1676年提出,其核心内容可概括為:
公式表達
在彈性限度内,物體所受的應力(σ)與應變(ε)成正比,即:
$$
sigma = E cdot epsilon
$$
其中:
一維簡化形式
對于彈簧等一維形變情況,公式簡化為:
$$
F = -k Delta x
$$
適用條件
實際應用
局限性
當材料進入塑性變形階段(如金屬屈服)或發生大形變(如橡膠拉伸超過300%)時,胡克定律不再適用,需采用非線性本構模型描述。
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