فهم قانون هوك في الفيزياء: دليل شامل على مفهوم الهوك

قانون هوك

هو قانون في الميكانيكا , ينُص على أن الاستطالة التى يتغير بمقدارها الجسم (الإجهاد) مُرتبطة خطيًا بالقوة المسببة لهذا التغير (الشد). والمواد التى تصلح لأن ينطبق عليها هذا القانون تُسمى هي مواد مرِنة بشكل خطي.¹
هذا القانون إكتشفه العالم الإنجليزي روبرت هوك، وهو عالم عَمِل في طيف واسع من العلوم منها الميكانيكا والفلك والهندسة وعلمي النبات والحشرات.وُلد في جزيرة وايت عام 1635 وتوفي عام 1703.عمل مساعدا لعالم الفيزياء المشهور بويل وأشهر كتبه كان كتاب “تحت المجهر”.²

المرونة

المرونة هي الخاصية التي تمتلكها بعض الأجسام للعودة إلى هيئتها وشكلها الأصلي بعد توقف تأثير القوة التي أدت إلى التغيير، عن التأثير عليها.وهذة الخاصية هي التي يشرح آليتها قانون هوك.³

الصيغة الرياضية لقانون هوك

رياضيا يمكن كتابة قانون هوك كما يلي :⁴

F=-kx حيث:

• F: هي القوة التي تؤثر على الجسم وتقاس بالنيوتن حسب النظام العالمي للوحدات.
• K: هو ثابت التناسب ويسمى إصطلاحا بثابت هوك ويقاس بالنيوتن لكل متر.
• x: هي الاستطالة التي تحدث للجسم نتيجة تأثرها بالقوة F وتُقاس بالمتر.

تطبيقات قانون هوك

رُغم أن قانون هوك لا ينطبق فقط على النوابض بل على طيف واسع من المواد الصَلبة، إلا أن أكثر تطبيقاته العملية تركزت على استخدام النوابض. وللنوابض استخدامات كثيرة فهي تدخل في صِناعة أنواع متعددة من صمامات الأمان في المراجل والكثير من الآلات التي تعتمد في عملها على ضغط الغاز أبو البخار، كما وتدخل في طيف واسع من الأجهزة الطبية مثل الأدوات المستخدمة في عمليات القسطرة. وفي السيارات تستخدم النوابض في أنظمة التعليق وأماكن أخرى، ناهيك عن صِناعة الساعات. ولا يمكننا هنا الإحاطة بكل تطبيقات النوابض لأنها واسعة ومُتشعبة وتدخل تقريبا في كل صناعة وحرفة. ومن الجدير بالذكر أن تصميم هذة الأجهزة والآلات يعتمد بشكل رئيسي على قانون هوك.⁵

مراجع

1. Matt Williams (16-2-2015), “What is Hooke’s Law?”، phys.org, Retrieved 17-10-2018. Edited.
2. The Editors of Encyclopaedia Britannica, “Robert Hooke”، www.britannica.com, Retrieved 25-9-2018. Edited.
3. “Elasticity”, physics.info, Retrieved 25-9-2018. Edited.
4. “Hooke’s Law Formula”, formulas.tutorvista.com, Retrieved 17-10-2018. Edited.
5. The Editors of Encyclopaedia Britannica, “Spring”، www.britannica.com, Retrieved 10-10-2018. Edited.