Закон Гука: при малых деформациях (|x| << l) сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации.
Fупр = –k·Δx
k - коэффициент упругости, характеризующий упругие свойства материала (зависимость механического напряжения от рода материала и от внешних условий).
Коэффициент k ещё называют жесткость тела. Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала.
В системе СИ жесткость измеряется в ньютонах на метр [Н/м].
В физике закон Гука для деформации растяжения или сжатия принято записывать в другой форме.
Закон Гука: механическое напряжение в упруго деформированном теле прямо пропорционально относительной деформации этого тела.
σ =k·ε
Другая форма записи закона Гука:
Коэффициент E в этом соотношении называется модулем Юнга. Модуль Юнга зависит только от свойств материала и не зависит от размеров и формы тела.
Коэффициент упругости зависит как от свойств материала, так и от размеров стержня. Можно выразить зависимость k от размеров стержня (площади поперечного сечения S тела и его длины L), записав коэффициент упругости как:
Следует иметь в виду, что закон Гука выполняется только при малых деформациях. При превышении предела пропорциональности связь между напряжениями и деформациями становится нелинейной. Для многих сред закон Гука неприменим даже при малых деформациях.
Обозначения:
F — сила, вызывающая деформацию тела
k — коэффициент упругости (жесткость)
Δx — абсолютное удлинение тела
E — модуль Юнга
S — площадь поперечного сечения тела