W obecnym kontekście Prawo Hooke’a stał się istotnym tematem cieszącym się dużym zainteresowaniem społeczeństwa. Z biegiem czasu Prawo Hooke’a zyskał na znaczeniu i wywarł ogromny wpływ w różnych obszarach, od polityki po technologię. Dlatego tak ważne jest pełne zbadanie wszystkich wymiarów i konsekwencji, jakie Prawo Hooke’a ma w naszym współczesnym świecie. W tym artykule zagłębimy się w analizę i badanie Prawo Hooke’a, odnosząc się do jego pochodzenia, ewolucji i wpływu w różnych sektorach. Ponadto zastanowimy się nad przyszłymi konsekwencjami, jakie Prawo Hooke’a może mieć dla społeczeństwa i w jaki sposób można najlepiej sobie z nimi poradzić.
Prawo Hooke’a – prawo mechaniki określające zależność odkształcenia od naprężenia. Głosi ono, że odkształcenie ciała pod wpływem działającej na nie siły jest proporcjonalne do tej siły. Stosunek naprężenia wywołanego przyłożeniem siły do powstałego odkształcenia, jest nazywany współczynnikiem (modułem) sprężystości.
Omawiana zależność pozostaje prawdziwa tylko dla niezbyt dużych odkształceń, nieprzekraczających tzw. granicy Hooke’a (zwanej też granicą proporcjonalności) i tylko dla niektórych materiałów. Prawo Hooke’a zakłada też, że odkształcenia ciała, w reakcji na działanie sił, następują w sposób natychmiastowy i całkowicie znikają, gdy przyłożone siły przestają działać. Takie uproszczenie jest wystarczające jedynie dla ciał o pomijalnie małej plastyczności i lepkości.
Ta prawidłowość została sformułowana przez Roberta Hooke’a w 1660 r. w formie ut tensio sic vis (łac. jakie wydłużenie, taka siła) i przekazana w postaci anagramu ceiiinosssttuv.
Najprostszym przykładem zastosowania prawa Hooke’a jest rozciąganie statyczne pręta. Bezwzględne wydłużenie takiego pręta jest wprost proporcjonalne do siły przyłożonej do pręta, do jego długości i odwrotnie proporcjonalne do pola przekroju poprzecznego pręta. Współczynnikiem proporcjonalności jest moduł Younga E
gdzie:
W przypadku pręta bądź drutu o stałej średnicy można to wyrazić prościej: wydłużenie względne jest proporcjonalne do działającej siły.
Stosując definicje odkształcenia i naprężenia można powiedzieć, że względne wydłużenie jest proporcjonalne do naprężenia, co można zapisać:
gdzie:
Prawo Hooke’a dla ogólnego, trójwymiarowego stanu naprężenia w przypadku materiału izotropowego uogólnił w 1822 Augustin Louis Cauchy, poniżej podano uogólnioną postać prawa Hooke'a, jest ono tu zapisane w postaci układu równań:
gdzie:
W ujęciu ogólnym (dla materiału anizotropowego) jako operator proporcjonalności stosuje się tensor sztywności
gdzie sumowanie odbywa się wg konwencji sumacyjnej Einsteina.