Ο Νόμος του Hooke

ΟΜΑΔΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ «ΣΠΙΘΕΣ» ΟΜΑΔΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ «ΣΠΙΘΕΣ» ΚΑΡΚΑΛΟΥ ΡΟΜΙΝΑ ΚΑΤΣΙΚΑ ΕΙΡΗΝΗ ΖΟΡΜΠΑ ΕΥΑΓΓΕΛΙΑ Α2

Robert Hooke Ο Ρόμπερτ Χουκ (Robert Hooke, 28 Ιουλίου 1635 - 3 Μαρτίου 1703) ήταν Άγγλος φυσικός και αρχιτέκτονας, ο οποίος διαδραμάτισε πολύ σημαντικό ρόλο στην επιστημονική επανάσταση τόσο με το πειραματικό όσο και με το θεωρητικό έργο του. Έγινε κυρίως γνωστός για τον νόμο της ελαστικότητας που φέρει το όνομά του (νόμος του Χουκ) και για το βιβλίο του «Μικρογραφία» που εισάγει για πρώτη φορά τον όρο κύτταρο. Την περίοδο που σπούδαζε στην Οξφόρδη εργάστηκε ως βοηθός του Ρόμπερτ Μπόιλ για τον οποίο μάλιστα κατασκεύασε και μία αντλία κενού την οποία χρησιμοποίησε ο Μπόιλ για τα πειράματά του που τον οδήγησαν στην διατύπωση του πρώτου νόμου των αερίων. Παρατηρώντας τα απολιθώματα έγινε από τους πρώτους που συνέλαβαν την ιδέα της εξέλιξης .

Ο Χουκ μελέτησε επίσης το φαινόμενο της διάθλασης, από το οποίο συμπέρανε πως το φως έχει κυματική φύση. Επίσης ο Χουκ κατέληξε στον νόμο της παγκόσμιας έλξης την ίδια περίοδο με τον Νεύτωνα[3], δείχνοντας πως από τους νόμους του Κέπλερ προκύπτει αυτός ο νόμος. Ο Νεύτων όμως απέδειξε πως οι νόμοι του Κέπλερ προκύπτουν από τον γενικότερο νόμο της παγκόσμιας έλξης. Ο Χουκ ήταν επίσης σημαντικός αρχιτέκτονας και εργάστηκε στην ανοικοδόμηση του Λονδίνου μετά την μεγάλη πυρκαγιά του 1666. Επίσης υπήρξε πρωτοπόρος στην έρευνα για την κατασκευή χαρτών εξελίσσοντας τον συγκεκριμένο τομέα.

Όργανα και Συσκευές Ράβδος σε βάση (ορθοστάτης) Δύο απλοί σύνδεσμοι (σταυροί) Άγκιστρο Λαβίδα απλή Δύο χαλύβδινα ελατήρια με διαφορετική σκληρότητα Ένα λαστιχάκι Τέσσερις μάζες 50g (βαρίδια 0,5 N) Δυναμόμετρο 0 – 10 N Χάρακας Καρφίτσα

ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ HOOKE Ο νόμος του Hooke ή των ελαστικών παραμορφώσεων λέει ότι η επιμήκυνση x ενός ελατηρίου μέσα στην περιοχή ελαστικότητας του είναι ανάλογη με τη δύναμη F που την προκαλεί. Αυτό σημαίνει ότι το πηλίκο F/x είναι σταθερό, μέσα στην περιοχή ελαστικότητας του ελατηρίου. F = -kx όπου k η σταθερά της αναλογίας.

Ονομάζουμε τη σταθερά k σταθερά του ελατηρίου, γνωστή και σαν σταθερά του Χουκ, που εκφράζει τη σκληρότητα ενός ελατηρίου Εξαρτάται από: το μήκος του ελατηρίου. το πάχος του σύρματος του ελατηρίου το άνοιγμα (διάμετρος) των σπειρών του ελατηρίου το υλικό και τη θερμοκρασία του σύρματος του ελατηρίου. την απόσταση μεταξύ των σπειρών («βήμα») του ελατηρίου. Μονάδα μέτρησης της σταθεράς ελατηρίου στο Διεθνές Σύστημα (SI) είναι το Νιούτον/Μέτρο (N/m).

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Σε αυτή την εργαστηριακή άσκηση μελετήσαμε τη μεταβολή μήκους ενός ελατηρίου σε σχέση με τη δύναμη που την προκαλεί για να επιβεβαιώσουμε τον νόμο του Hooke και στη συνέχεια μελετήσαμε εάν ισχύουν τα ίδια στη περίπτωση που χρησιμοποιείται λαστιχάκι αντί για ελατήριο.

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Αρχικά μετρήσαμε το μήκος του ελατηρίου, στη συνέχεια τοποθετήσαμε βάρος 0.5 Ν στο ελεύθερο άκρο του και σημειώσαμε τη νέα ένδειξη. Επαναλάβαμε την ίδια διαδικασία κρεμώντας βάρη ώστε η συνολική δύναμη να γίνει 1 Ν, 1.5 Ν , 2 Ν και τέλος 2.5 Ν και σημειώσαμε τις αντίστοιχες ενδείξεις. Τα αποτελέσματα τα καταγράψαμε στο πίνακα A. Κάναμε τη γραφική παράσταση επιμήκυνση - δύναμη και σχεδιάσαμε την ευθεία που περνάει πλησιέστερα από το σύνολο των σημείων και από την αρχή των αξόνων. Οι διαδικασίες που έγιναν στο ελατήριο εφαρμόστηκαν και στο λαστιχάκι οπότε προέκυψε ο πίνακας B.

ΠΙΝΑΚΑΣ A΄

ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ Α΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ Α΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Α΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Α΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Από τη γραφική παράσταση προκύπτει ότι η κλίση της ευθείας είναι 0.29 και η οποία αντιστοιχεί στη σταθερά του ελατηρίου k (k = 0.29 Ν/cm) Με τη βοήθεια του γραφήματος του ελατηρίου έχουμε τη δυνατότητα να μετράμε δυνάμεις όταν γνωρίζουμε τις επιμηκύνσεις που προκαλούν στο ελατήριο.

ΠΙΝΑΚΑΣ B΄

ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ Β΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ Β΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Β΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Β΄ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Από τον πίνακα Β προκύπτει ότι το λαστιχάκι δεν έχει σταθερό k και έτσι στη γραφική παράσταση του πειράματος δεν μπορούμε να χαράξουμε ευθεία που να περνάει πλησίον από το σύνολο των σημείων και από την αρχή των αξόνων άρα στη περίπτωση αυτή δεν ισχύει ο νόμος του Hooke

ΤΕΛΟΣ