Hooke yasası

Hooke yasası: kuvvet uzama ile orantılıdır

Bourdon tüpleri Hooke yasasına dayanmaktadır. Yukarıdaki sarmal metal boru içindeki gaz basıncının yarattığı kuvvet, onu basınca orantılı bir miktarda sarar.

Hooke yasası, bir yayı belirli bir mesafeye (x) uzatmak veya sıkıştırmak için gereken kuvvetin (F) bu mesafeye göre doğrusal olarak ölçeklendiğini belirten bir fizik yasasıdır - yani $F_{s}=kx$; burada k yayın sabit bir faktör özelliğidir (yani sertliği) ve x yayın toplam olası deformasyonuna kıyasla küçüktür. Yasanın adı 17. yüzyıl İngiliz fizikçisi Robert Hooke'un adından geliyor. Yasayı ilk olarak 1676'da Latin anagramı olarak belirtti. Anagramının çözümünü 1678'de şu şekilde yayınladı: ut tensio, sic vis ("uzatma olarak kuvvet, yani" uzama kuvvetle orantılıdır "). Hooke, 1678 çalışmasında 1660'taki yasadan haberdar olduğunu belirtiyor.

Hooke denklemi (bir dereceye kadar) yüksek bir binada rüzgar esmesi ve bir gitar teli koparan bir müzisyen gibi elastik bir cismin deforme olduğu birçok durumda geçerlidir. Bu denklemin kabul edilebileceği elastik bir cismin veya malzemenin doğrusal elastik veya Hookean olduğu söylenir.

Hooke yasası, yayların ve diğer elastik cisimlerin uygulanan kuvvetlere gerçek tepkisine sadece birinci dereceden doğrusal bir yaklaşımdır. Belirli bir minimum boyutun ötesinde hiçbir malzeme sıkıştırılamaz veya sürekli bir deformasyon veya durum değişikliği olmaksızın maksimum boyutun ötesine gerilemediğinden, kuvvetler bir sınırı aştığında nihayetinde başarısız olmalıdır. Birçok malzeme, bu elastik sınırlara ulaşılmadan önce Hooke yasasından belirgin şekilde sapacaktır.

Öte yandan, Hooke yasası, kuvvetler ve deformasyonlar yeterince küçük olduğu sürece, çoğu katı cisim için doğru bir yaklaşımdır. Bu nedenle Hooke yasası, bilim ve mühendisliğin tüm dallarında yaygın olarak kullanılmaktadır ve sismoloji, moleküler mekanik ve akustik gibi birçok disiplinin temelini oluşturmaktadır. Aynı zamanda yaylı ölçeğin, manometrenin ve mekanik saatin denge çarkının arkasındaki temel prensiptir.

Modern esneklik teorisi, Hooke yasasını, elastik bir nesnenin veya malzemenin gerilmesinin (deformasyon) kendisine uygulanan stresle orantılı olduğunu söylemek için genelleştirir. Bununla birlikte, genel gerilmeler ve zorlanmalar birden fazla bağımsız bileşene sahip olabileceğinden, "orantılılık faktörü" artık sadece tek bir gerçek sayı değil, gerçek sayıların bir matrisi ile temsil edilebilen doğrusal bir harita (bir tensör) olabilir.

Bu genel formda Hooke yasası, karmaşık nesneler için gerilme ve stres arasındaki ilişkiyi, yapıldığı malzemelerin içsel özellikleri açısından çıkarmayı mümkün kılar. Örneğin, düzgün kesitli homojen bir çubuğun, enine kesit alanı ile doğru orantılı ve uzunluğu ile ters orantılı bir sertlik k ile gerildiğinde basit bir yay gibi davranacağı sonucuna varılabilir.