ما هو نص قانون هوك

بواسطة: - آخر تحديث: ٢١:١٢ ، ١٢ يناير ٢٠١٩
ما هو نص قانون هوك

العالم هوك

العالم روبرت هوك الإنجليزي الأصل هو أحد علماء الكيمياء والفيزياء، ويعود له الفضل في التعرف لأول مرة على الخلايا النباتية، بعد أن صمم هوك التلسكوب الجريجوري، وباستخدام المجهر اكتشف خلايا النبات، كما رسم عدة رسومات توضح تركيب الحشرات، وينسب له اختراع زنبرك توازن التحكم في حركة الساعات، وساهم العالم هوك في علوم البصريات، والجراحة، والعمارة، والموسيقى. ولد العالم في جزيرة وايت عام 1635م، من أب كان كاهنًا، وتأثر بالرسام روبرت بويل، ويعتبر كتاب "تحت المجهر"، من أهم ما ترك العالم من موروث علمي.


نص قانون هوك

يُسمى قانون هوك بقانون المرونة، وينص القانون على أن استطالة الجسم تتناسب طرديًا مع القوة المؤثرة عليه، أي أن مقدار تغير الجسم مرتبط بالقوة التي أثرت فيه لإحداث هذا التغيير، ويختص هذا القانون بالأجسام المرنة، أما في حالة زادت المرونة عن حد معين، فالجسم يتغير بشكل دائم، ويمكن صياغة القانون رياضيًا كالتالي: (F=ΔA*X)، إذ إن F: قوة التأثير على الجسم، وتغير أبعاده إلى حد تغيير شكله (القوة المشوهة للجسم)، فلا يعود لوضعه الطبيعي بعدها وتقاس بالنيوتن، أما Δ A: هي الفرق بين طول الاستطالة أو الضغط قبل وبعد عملية تأثير القوة F، أي الإزاحة الحاصلة للجسم وتقاس بالمتر، وأخيرًا X: (يُسمّى ثابت القوة، ويقاس نيوتن/متر، إذ إن لكل مادة ثابت يتعلق بالمادة المصنوع منها النابض لا يتغير).


تجربة هوك

يمكن فهم القانون من خلال إجراء تجربة بسيطة تطبيقًا له، كالآتي:

  • الأدوات المطلوب: ميزان نابض، أوزان مختلفة (0.1 نيوتن، 0.2 نيوتن، 0.3 نيوتن)، مسطرة مصنوعة من الخشب، حامل فلزي.
  • أجراء التجربة: تُثبت المسطرة والميزان على الحامل الفلزي، ثم يقاس طول النابض أولًا قبل تأثره بأي قوة، لنضع بعد ذلك الوزن الأول ونسجل قياس طول النابض بعد تأثير وزن الثقل، ثم الوزن الثاني، ثم الوزن الثالث.
  • نتيجة التجربة: نلاحظ أنه كلما كان الوزن أكبر، كان التغير في استطالة النابض أكثر، مما يفسر العلاقة الطردية بين التغير في استطالة النابض مع القوة المؤثرة عليه (الأوزان المختلفة).


تطبيق عملي على قانون هوك

قانون هوك كما ذكرنا بالصيغة الرياضية هو ق=أ × Δ ل، إذ إن أ هي ثابت المرونة، وΔ ل هي الفرق في تغير ل التي هي طول النابض، فمثلًا نابض فيه أ تساوي 200 نيوتن/متر، وقد حصل تغير له نتيجة تأثير قوة ما في الطول بمقدار 0.05 م، فإن القوة (ق)المؤثرة عليه بحسب القانون = 200 نيوتن/متر × 0.05 م، وعليه ق= 10 نيوتن، ويمكن من خلال القانون حساب القوة أو التغير في الطول، أو ثابت المادة المصنوع منها النابض، إذا توفرت أي قيمتين في القانون، فإذا كانت القوة المؤثرة في النابض 100 نيوتن، وثابت المرونة 500 نيوتن/م، وبتطبيق القانون ق=أ × Δ ل (100 = 500 × Δ ل)، فإن Δ ل = 100 ÷ 500، أي إنها تساوي 0.2 م أو 20 سم.