Alla som har spelat med en slangboll har förmodligen märkt att för att skottet ska gå riktigt långt måste elastiken verkligen sträckas ut innan den släpps. På samma sätt, desto hårdare en fjäder är klämd ner, desto större blir en studs när den släpps.

Även intuitiva beskrivs dessa resultat också elegant med en fysikekvation som kallas Hookes lag.

TL; DR (för långt; läste inte)

Hookes lag säger att den mängd kraft som krävs för att komprimera eller förlänga ett elastiskt objekt är proportionellt mot avståndet komprimerat eller utsträckt.

exempel på en proportionalitetslag
, beskriver Hookes lag en linjär relation mellan återställande kraft F
och förskjutning x.
Den enda andra variabeln i ekvationen är en proportionalitetskonstanten
, k.

Den brittiska fysikern Robert Hooke upptäckte detta förhållande runt 1660, om än utan matematik. Han uttalade det först med ett latinskt anagram: ut tensio, sic vis.
Översatt direkt läser detta "som förlängningen, så styrkan."

Hans fynd var kritiska under den vetenskapliga revolutionen , vilket leder till uppfinningen av många moderna enheter, inklusive bärbara klockor och tryckmätare. Det var också avgörande när det gäller att utveckla sådana discipliner som seismologi och akustik, såväl som tekniska metoder som förmågan att beräkna stress och belastning på komplexa föremål.
Elastic Limits and Permanent Deformation.

Hookes lag har också kallats elasticitetslagen
. Som sagt gäller det inte bara uppenbarligen elastiska material som fjädrar, gummiband och andra "töjbara" föremål; det kan också beskriva förhållandet mellan kraften att ändra formen på ett objekt, eller elastiskt deformera det och storleken på den förändringen. Denna kraft kan komma från en pressning, tryckning, böjning eller vridning, men gäller endast om föremålet återgår till sin ursprungliga form.

Till exempel, en vattenballong som träffar marken plattas ut (en deformation när dess material är komprimeras mot marken) och studsar sedan uppåt. Ju mer ballongen deformeras, desto större blir studsningen - naturligtvis med en gräns. Vid ett visst maximalt kraftvärde bryts ballongen.

När detta händer sägs ett objekt ha nått sin elastiska gräns
, en punkt då permanent deformation uppstår. Den trasiga vattenballongen går inte längre tillbaka till sin runda form. En leksaksfjäder, till exempel en Slinky, som har sträckts för mycket kommer att förbli permanent långsträckt med stora utrymmen mellan dess spolar.

Medan exempel på Hookes lag finns i överflöd, följer inte alla material den. Till exempel är gummi och vissa plaster känsliga för andra faktorer, till exempel temperatur, som påverkar deras elasticitet. Att beräkna deras deformation under en viss kraft är alltså mer komplicerat.
Spring Constants

Slingshots gjorda av olika typer av gummiband fungerar inte alla lika. Vissa kommer att vara svårare att dra tillbaka än andra. Det beror på att varje band har sin egen fjäderkonstant
.

Fjäderkonstanten är ett unikt värde beroende på ett objekts elastiska egenskaper och bestämmer hur lätt fjäderns längd ändras när en kraft appliceras. Därför är det troligt att dra på två fjädrar med samma mängd kraft kommer att sträcka sig en längre än den andra om de inte har samma fjäderkonstant.

Också kallad proportionalitetskonstanten
för Hookes lag, fjäderkonstanten är ett mått på ett objekts styvhet. Ju större värdet på vårkonstanten är, desto styvare är objektet och desto svårare blir det att sträcka eller komprimera.
Ekvation för Hookes lag