ما-هو-قانون-هوك

روبرت هوك

ولد العالم روبرت هوك عام 1935م في الولايات المتحدة وتوفي عام 1703م، كان هوك فيلسوفًا ومهندسًا وأمينًا لتجارب الجمعية الملكية وعضوًا لمجلسها، كما أنّه كان من أبرز المهندسين المعماريين في عصره، ويجدر الإشارة هنا إلى بعض إنجازات هوك، فقد عمل هوك كمساعد لتوماس ويليس وروبرت بويل، حيث أنّه صنع مضخات التفريغ واستُخدمت هذه المضخات في تجارب قوانين الغازات من قبل العالم بويل، كما صنع هوك مقارب ولاحظ منه دوران كوكبي المريخ والمشتري، وبناءً على ملاحظاته المجهرية للأحافير أيّد هوك نظرية التطور البيولوجي، كما أنّه بحث عن ظاهرة الانكسار، وقام بعدها باستنتاج النظرية الموجية للضوء، وسيبين هذا المقال قانون هوك.^[١]

ما هو قانون هوك

إنّ قانون هوك هو قانون المرونة الذي اكتشفه العالم الإنجليزي روبرت هوك عام 1660م، والذي ينص على أنّه عند حدوث التشوهات الصغيرة نسبيًا لجسمٍ ما، فإنّ مقدار إزاحة التشوه أو حجمه يتناسب طرديًا مع قوّة التشوه أو الإنضغاط، ومن ناحية أخرى في ظل هذه الظروف يعود الجسم إلى شكله وحجمه الأصلي عند زوال القوة المؤثرة عليه، ويمكن تفسير السلوك المرن للمواد الصلبة وفقًا لقانون هوك؛ أنّ التشوه الذي يحدث لجزيئات هذه المواد المتكونة من الذرات أو الأيونات يتناسب طرديًا مع القوة المسببة لهذه الإزاحة، ويُعبّر عن قانون هوك رياضيًا بالعلاقة: F = kx، وسيتم ذكر دلالات الرموز لهذا القانون فيما يأتي:^[٢]

• F: القوة المؤثرة الجسم.
• x: التغير في طول الجسم.
• k: ثابت هوك، ويُذكر بأنّ قيمة k لا تعتمد على نوع المادة المرنة، بل تعتمد على أبعادها وشكلها.

إنّ التشوه الناتج على المواد المرنة يكون في بعض الأحيان أكبر مما هو متوقع اعتمادًا على قانون هوك، بالرغم من أنّ المادة تبقى مرنة وتعود إلى شكلها الأصلي وحجمها بعد زوال القوة المؤثرة عليها، ولذلك في بعض الأحيان يتم صياغة قانون هوك رياضيًا بالعلاقة الآتية: F = −kx، حيث إنّ F لن تعد تعني القوة المؤثرة، بل تعني قوة الاستعادة المتساوية والموجهة بشكل معاكس؛ لإعادة المواد المرنة إلى أبعادها الأصلية، ومن ناحية أخرى يمكن التعبير عن قانون هوك من خلال الإجهاد والمطاوعة، فالإجهاد هو القوة المؤثرة على وحدة المساحة، وأمّا المطاوعة فهو التشوه النسبي الناتج عن الإجهاد، ولذلك فإنّ الإجهاد يتناسب طرديًا مع المطاوعة.^[٢]

أنواع التشوه الحاصلة على المواد المرنة

تستجيب كل مادة بشكل مختلف للإجهاد، فمعظم المواد تعتمد استجابتها للإجهاد على نوع الروابط الكيميائية الموجودة داخلها، وعند إزالة القوة المؤثرة على بعض المواد يحدث لها تشوهًا، وللتشوه نوعان، هما: التشوه المرن والتشوه البلاستيكي، وسيتم ذكر الفرق بينهما فيما يأتي:^[٣]

• التشوه المرن: هو إعادة المادة إلى وضعها الأصلي بعد زوال الإجهاد عنها.
• التشوه البلاستيكي: هو التشوه الذي لا تعود فيه المادة إلى وضعها الأصلي عند زوال الإجهاد عنها، ويحدث هذا النوع من التشوه عندما تتعرض المادة إلى إجهاد كبير جدًا، كما يُعرف الحد الأدنى لقيمة الإجهاد الذي ينتج عنه تشوه البلاستيك باسم حد المرونة للمادة.

المراجع[+]

1. ↑ "Robert Hooke ", www.wikiwand.com, Retrieved 07-01-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "Hooke's law", www.britannica.com, Retrieved 07-01-2019. Edited.
3. ↑ "What is Hooke's Law?", www.khanacademy.org, Retrieved 06-01-2019. Edited.