تربية وتعليمتقنية وعلوم

قانون هوك – من يكون روبرت هوك وما هو قانون هوك

0
(0)

كثير ما نقابل اختراعات أو قوانين تم تسميتها على اسماء المخترعين الذين قاموا باختراعها أو اكتشافها، ومنها قانون هوك الذي يعود للعالم روبرت هوك الإنجليزي الأصل والذي تميز في مجال الفيزياء والكيمياء، وسوف نتعرف معاً على قانون هوك بمزيد من التفصيل من خلال السطور القادمة.

نبذة عن العالم روبرت هوك

يعود الفضل للعالم روبرت هوك في اكتشاف قانون هوك بعد اكتشافه للخلايا النباتية من خلال استخدام المجهر، واستطاع رسم عدد من الرسوم لتوضيح تركيب الحشرة، كما يعود إليه اختراع الزنبرك الخاص بتوازن التحكم بحركة الساعة، وقد ساهم العالم الكبير في الكثير من المجالات الأخرى ومنها علم البصريات، والعمارة، والجراحة والموسيقى.

وهو مولود بجزيرة وايت في عام 1635 وكان أبيه كاهناً متأثراً بالأعمال الفنية للرسام روبرت بويل، ويعد كتابه تحت المجهر من أهم الموروثات العلمية التي تركها لنا هذا العالم الكبير.

نص قانون هوك

لقد أُطلق على قانون هوك اسم قانون المرونة، وينص هذا القانون على أن هناك تناسب طردي ما بين استطالة الجسم والقوة التي تؤثر عليه، بمعنى آخر مقدار التغير الحادث في الجسم وارتباطه بالقوة التي لها قدرة على إحداث هذا التغير، وهو قانون خاص بالأجسام المرنة، وفي حالة زيادة مرونة الجسم فيمكن أن يحدث تغير له بشكل دائم، كما يؤدي تغير أبعاده لتغير شكله، أو ما يُطلق عليه “القوة المشوهة للجسم”.

وعلى ذلك يمكن صياغة القانون الآتي:(F=ΔA*X)، حيث أن F ترمز لقوة التأثير على الجسم، والتغير في الأبعاد حتى يحدث تغيير الشكل فلا يمكن أن يعود لوضعه الطبيعي بعد ذلك، ويمكن قياس هذه القوة بالنيوتن.

وأما Δ A فيقصد بها الفرق بين الضغط قبل وعقب تأثير القوة ويتم قياسه بالمتر، وأما X يطلق عليها اسم ثابت القوة ويتم قياسها بالنيوتن/متر، حيث أن النابض لا يتغير مع المادة الثابتة.

تجربة لإثبات قانون هوك

يمكن إحضار عدد من الأدوات لإثبات قانون هوك وهي ميزان نابض بالعديد من الأوزان، وهي، (0.1 نيوتن، 0.2 نيوتن، 0.3 نيوتن)، مسطرة  خشبية، حامل من الفلز.

يتم تثبيت الميزان والمسطرة فوق الحامل الفلزي، ويتم قياس طول النابض في البداية قبل إخضاعه لأي نوع من القوة، ثم نقوم بوضع الوزن الأول ونقوم بقياس طول النابض بعد وضع وزن الثقل، وبعد ذلك يتم اتباع نفس الخطوات في الوزن الثاني والثالث.

نتيجة التجربة أنه كلما كان الوزن أكبر كلما حدث تغير أكبر في استطالة النابض، وبالتالي يمكن تفسير العلاقة الطردية ما بين استطالة النابض والقوة المؤثرة عليه، ويتم صياغة قانون هوك بشكل رياضي من خلال العلاقة : F = −kx، كما يمكن التعبير عن نفس القانون من خلال عملية المطاوعة والإجهاد، باعتبار أن الإجهاد هو بمثابة القوة التي تؤثر على السماحة، والمطاوعة هي التشوه بشكل نسبي الذي ينتج عن عملية الإجهاد، وعلى ذلك يكون الإجهاد متناسب بشكل طردي مع المطاوعة.

أنواع التشوه الحادث في المواد المرنة

يوجد اختلاف في نسب الاستجابة للإجهاد ما بين المواد المرنة المختلفة، حيث يتم الاعتماد في المقام الأول على نوع الارتباطات الكيميائية الموجودة بهذه المواد، وعند إزالة عنصر القوة المؤثرة عليها يمكن ملاحظة حدوث التشوه بها، ويوجد نوعان من تشوه المواد المرنة هما:

التشوه المرن: ويُقصد به عودة المادة للوضع الأصلي لها بعد انتهاء الإجهاد.

التشوه البلاستيكي: وهو ذلك النوع من التشوه الذي لا يمكن أن تعود فيه المادة للوضع الطبيعي لها حتى بعد انتهاء الإجهاد، وبالتالي يحدث هذا النوع عند تعرض  المادة المرنة للكثير من الإجهاد، ويمكن تعريف الحد الأدنى الخاص بقيمة الإجهاد في هذه الحالة باسم حد المرونة الخاص بالمادة.

Print Friendly, PDF & Email

يسعدنا أن نعرف تقييمك للمقال

اضغط على نجمة لتقييم المقال

النتيجة

كن أول من يقيم المقال

الوسوم

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

إغلاق