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胡克定律是什么?
乔叔总攻873
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胡克定律的内容为：在材料的线弹性范围内,固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比；也可表述为：在应力低于比例极限的情况下,固体中的应力σ与应变ε成正比,即σ＝Εε,式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量.把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态,则可得到广义胡克定律.胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础.各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式：σ11＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε11,σ23＝2Gε23,σ22＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε22,σ31＝2Gε31,(1) σ33＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε33,σ12＝2Gε12,及 式中σij为应力分量；εij为应变分量（i,j＝1,2,3）；λ和G为拉梅常量,G又称剪切模 量；E为弹性模量（或杨氏模量）；v为泊松比.λ、G、E和v之间存在下列联系：式（1）适用于已知应变求应力的问题,式（2）适用于已知应力求应变的问题.根据无初始应力的假设,（f 1）0应为零.对于均匀材料,材料性质与坐标无关,因此函数 f 1 对应变的一阶偏导数为常数.因此应力应变的一般关系表达式可以简化为 上述关系式是胡克（Hooke）定律在复杂应力条件下的推广,因此又称作广义胡克定律.广义胡克定律中的系数Cmn（m,n=1,2,…,6）称为弹性常数,一共有36个.如果物体是非均匀材料构成的,物体内各点受力后将有不同的弹性效应,因此一般的讲,Cmn 是坐标x,y,z的函数.但是如果物体是由均匀材料构成的,那么物体内部各点,如果受同样的应力,将有相同的应变；反之,物体内各点如果有相同的应变,必承受同样的应力.这一条件反映在广义胡克定理上,就是Cmn 为弹性常数.
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胡克定律是力学基本定律之一。适用于一切固体材料的弹性定律，它指出：在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比。这个定律是英国科学家胡克发现的，所以叫做胡克定律。　　胡克定律的表达式为F＝-kx或△F=-kΔx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛／米。倔强系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力...
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教案胡克定律
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胡克定律是什么,认识神奇的力学原理
来源：独家整理 作者：aomicom
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在美剧《越狱》中，主角迈克为了去监狱营救自己的哥哥，而故意去进行犯罪活动，然后申请将自己和哥哥关押在同一个监狱里面，最后通过自己的计谋，成功的将自己的哥哥营救出去了，并且连同其他的人实现了成功的越狱，而他在越狱的时候用过一个非常著名的定律，叫做胡克定律，他利用这个定律的原理成功的将墙打穿，为其成功的越狱创造了最好的条件，可是很多人说，电视剧是过度的将胡克定律夸大了，其实电视剧中的情景是无法实现的，那么什么是胡克定律呢，其中蕴含了一些什么力学方面的原理呢，关于力学的研究，还有哪些定律也是非常著名的呢，本文就来为大家进行简单的介绍一下。
胡克定律是什么
胡克定律由R.胡克于1678年提出，表达式为F=-k&x或△F=-k&&Dx，其中k是常数，是物体的劲度系数（倔强系数）（弹性系数）。在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛/米。劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。
胡克的弹性定律指出：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F和弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，即F= k&x 。k是物质的弹性系数，它只由材料的性质所决定，与其他因素无关。负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。
满足胡克定律的弹性体是一个重要的物理理论模型，它是对现实世界中复杂的非线性本构关系的线性简化，而实践又证明了它在一定程度上是有效的。然而现实中也存在这大量不满足胡克定律的实例。胡克定律的重要意义不只在于它描述了弹性体形变与力的关系，更在于它开创了一种研究的重要方法：将现实世界中复杂的非线性现象作线性简化，这种方法的使用在理论物理学中是数见不鲜的。
越狱中是如何实现胡克定律的
《越狱》中迈克尔就是应用胡克定律砸穿了一堵实心墙。通过计算，迈克尔得出那堵混凝土墙的几个关键受力点的坐标，并画到了恶魔的脸上，然后通过投影，映射到那堵墙上。把那几个受力点打通后，受力点的承受力量被削弱了，自然而然那堵墙很容易敲碎了。
原理介绍：应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂；使物体产生疲劳裂纹。&
所以孔的存在就降低了墙的整体结构强度，更容易开裂。使其破坏所需的力相对要小。&
在混凝土墙上打孔，会产生应力集中现象，应力和应变都将会发生变化。胡克定律给出应力和应变的关系，可以找到打孔的最佳位置。&
钢筋混凝土是一种非弹性体，如果物体是非均匀材料构成的，物体内各点受力后将有不同的弹性效应，因此一般的讲，弹性系数Cmn 是空间坐标x，y，z的函数。弹性系数随坐标变化。&
根据应力集中原理物体内部应力越大，破坏该物体所需的外力就越小，计算出，一般成人所具有的外力平均值F，作为破坏外力，那么就有个相对应的临界应力，如果内部应力超过这个临界值，就可以砸碎这堵墙。那么首先要建立关于临界应力的力学模型，得出其中的关系 。&
根据实际情况建立空间直角坐标系，其中x,y,z是该坐标系上的点，&
应力&根据定义是x,y,z的坐标函数，建立空间直角坐标系，得出一组三向方程。&
应变&根据定义也是x,y,z的坐标函数，得出一组偏微分方程。&
胡克定律关于应力和应变的关系&＝E&&，这个公式需要展开成一般形式&
因为是非弹性体其中弹性系数Cmn 是空间坐标x，y，z的函数。&
根据相对应的关系列出相应的一组关于x,y,z的方程。就是所谓的数学模型，接下来的问题，就是解决这个数学问题，根据实际情况，x,y,z 的解可能是几组值，对应到空间坐标系上的一系列点，这些点投影到zoy平面上，就是我们一般正面对的平面，就是那堵墙，就是这些点的投影组成了X形状。&
偶只是提供一个思路。关于上述方程，基本上都是涉及高等数学的求解方法，所以人工计算还是很麻烦。但是，一般工程学都有相应的计算软件，实在没有自己写个相应的计算程序也可以解决。只要建立正确的力学模型，然后分析出正确的数学模型，输入相关参数，计算机 就可以算得想要的结果。因为MS参与了监狱的维修，所以知道材料的弹力系数以及一些参数。&
求出x，y，z坐标后，当然要记下来，最容易记住的就是图形，所以MS就画到了恶魔的脸上了，然后又投影到墙上。原文地址：http://www.yi2.net/article/41.html
胡克定律的发展历史
起初，胡克在做实验的过程中，发现&弹簧上所加重量的大小与弹簧的伸长量成正比&，他又通过多次实验验证自己的猜想。1678年，胡克写了一篇《弹簧》论文，向人们介绍了对弹性物体实验的结果，为材料力学和弹性力学的发展奠定了基础。
19世纪初，在前者做了不少实验工作的前提下，英国科学家托马斯&杨总结了胡克等人的研究成果，指出：如果弹性体的伸长量超过一定限度，材料就会断裂，弹性力定律就不再适用了，明确地指出弹性力定律的适用范围。
至此，经过许多科学家的辛勤劳动，终于准确地确立了物体的弹性力定律。后人为纪念胡克的开创性工作和取得的成果，便把这个定律叫做胡克定律。
胡克定律的另一称法&&郑玄-胡克定律
胡克定律是由英国力学家胡克(Robert Hooke, ) 于1678年发现的，胡克提出该定律的过程颇有趣味，他于1676年发表了一句拉丁语字谜，谜面是：ceiiinosssttuv。两年后他公布了谜底是：ut tensio sic vis，意思是&力如伸长（那样变化）&，这正是胡克定律的中心内容。实际上早于他1500年前，东汉的经学家和教育家郑玄（公元127-200）为《考工记&马人》一文的&量其力，有三钧&一句作注解中写到：&假设弓力胜三石，引之中三尺，驰其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。&，正确地提示了力与形变成正比的关系，而郑玄的发现要比胡克要早一千五百年。因此有物理学家认为胡克定律应称之为&郑玄-胡克定律&。
认识其他的力学定律
经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的，而在经典力学的基础下，出现了很多的关于力学的定律，这些定律的存在让我们可以很好的知道力学方面的知识。
经典力学之弹性模量
弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等，金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。但是总体来说，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理（纤维组织）、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小，温度、加载速率等外在因素对其影响也不大，所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
经典力学之帕斯卡定律
帕斯卡定律只能用于液体中，由于液体的流动性，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递。压强等于作用压力除以受力面积。根据帕斯卡定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。
经典力学之阿基米德定律
阿基米德发现的浮力原理，奠定了流体静力学的基础。传说希伦王召见阿基米德，让他鉴定纯金王冠是否掺假。他冥思苦想多日，在跨进澡盆洗澡时，从看见水面上升得到启示，作出了关于浮体问题的重大发现，并通过王冠排出的水量解决了国王的疑问。在著名的《论浮体》一书中，他按照各种固体的形状和比重的变化来确定其浮于水中的位置，并且详细阐述和总结了后来闻名于世的阿基米德原理：放在液体中的物体受到向上的浮力，其大小等于物体所排开的液体重量。从此使人们对物体的沉浮有了科学的认识。
胡克定律视频：
小编结语：关于胡克定律的应用虽然并没有越狱中描述的那么可怕，但是却依然在现实生活中有一定方面的应用，而在经典力学的应用中，胡克定律的解释也让我们可以很容易的知道关于力学在实际中的应用，但是我们需要知道的是，力学只在特定的条件下才能实现，在其他的条件是难以实现的，比如说在真空的环境下。
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