Hookes lovfysikk

Hookes lov, elastisitetslov oppdaget av den engelske forskeren Robert Hooke i 1660, som sier at for relativt små deformasjoner av et objekt, er forskyvningen eller størrelsen på deformasjonen direkte proporsjonal med den deformerende kraft eller belastning. Under disse forholdene går gjenstanden tilbake til sin opprinnelige form og størrelse ved fjerning av lasten. Elastisk oppførsel av faste stoffer i henhold til Hookes lov kan forklares med at små forskyvninger av deres bestanddelsmolekyler, atomer eller ioner fra normale posisjoner også er proporsjonale med kraften som forårsaker forskyvningen.

Deformasjonskraften kan påføres et faststoff ved å strekke, komprimere, klemme, bøye eller vri. Dermed utviser en metalltråd elastisk oppførsel i henhold til Hookes lov fordi den lille økningen i lengden når den blir strukket av en påført kraft, dobler seg hver gang kraften dobles. Matematisk sier Hookes lov at den påførte kraften F er lik en konstant k ganger forskyvningen eller endringen i lengde x, eller F = kx. Verdien av k avhenger ikke bare av typen elastisk materiale som vurderes, men også av dens dimensjoner og form.

Ved relativt store verdier av påført kraft er deformasjonen av det elastiske materialet ofte større enn forventet på grunnlag av Hookes lov, selv om materialet forblir elastisk og vender tilbake til sin opprinnelige form og størrelse etter fjerning av kraften. Hookes lov beskriver de elastiske egenskapene til materialer bare i området hvor kraften og forskyvningen er proporsjonal. (Se deformasjon og flyt.) Noen ganger er Hookes lov formulert som F = −kx. I dette uttrykket betyr ikke F lenger den påførte kraften, men betyr heller den like og motsatt rettede gjenopprettingskraften som får elastiske materialer til å gå tilbake til sine opprinnelige dimensjoner.

Hookes lov kan også komme til uttrykk i form av stress og belastning. Stress er kraften på enhetsområdene i et materiale som utvikler seg som et resultat av den eksternt påførte kraften. Strain er den relative deformasjonen som produseres av stress. For relativt små belastninger er stress proporsjonal med belastning. For spesielle uttrykk for Hookes lov i denne formen, se bulk modulus; skjærmodul; Youngs modul.