تعريف قانون هوك

ما هو قانون هوك؟

قانون هوك ( Hooke's Law) والذي يُعرف أيضًا بقانون المرونة بأنه مبدأ فيزيائي ينص على أن إزاحة أو حجم التشوّه الذي حدث للنابض يتناسب طرديًا مع قوّة التشوّه أو الحمل، وبعبارةٍ أخرى القوة اللّازمة لتمديد النابض لمسافة معيّنة تتناسب مع تلك المسافة، أي أنّ هناك علاقة بين القوة المطبّقة على النابض ومقدار مرونته، وسُمي هذا القانون على اسم العالم الفيزيائي البريطاني روبرت هوك Robert Hooke في القرن 17 .

الصيغة الرياضية لقانون هوك

يُعبر عن قانون هوك بالعلاقة الرياضية التّالية:

القوة = - الإزاحة × ثابت المرونة ؛ وبالرموز ق = - س × ث

Force = - Displacement × Spring Constant؛ وبالرموز F = -xk، حيث أن:

F/ق: القوة تقاس بوحدة نيوتن.
x/س: التغيّر في طول النابض سواء تعرّض للضّغط أو التّمدد يقاس بوحدة متر.
k/ك: ثابت تناسب قانون هوك يقاس بوحدة نيوتن/متر.

تجدر الإشارة إلى أن إشارة السالب في قانون هوك تدل على طبيعة القوة المؤثرة على النابض، فإذا كانت القوة سالبة يعني أن النابض تعرض لقوة تمدد، أما في حال كانت القوة موجبة يعني أن النابض تعرض لقوة ضغط.

تطبيقات على قانون هوك

هناك العديد من الاستخدامات والتطبيقات لقانون هوك في الحياة العملية، كما هو موضح أدناه:

جزء لا يتجزأ من تخصصي العلوم والهندسة بكافة تفرعاتها، فمن خلاله فقط يمكن فهم سلوك المواد المرنة.
مبدأ أساسي في صنع العديد من الأجهزة الضرورية، مثل مقياس الضغط وعجلة توازن الساعة والمقياس النابضي.
يعد أساس علم الزلازل والميكانيكا الجزيئية وعلم الصوت (الصوتيات).
عجلة التوازن التي لعبت دورًا لا يستهان به في إختراع الساعة الميكانيكية والساعة المحمولة ومقياس الضغط ومقياس الزنبرك.

تدريبات على قانون هوك

فيما يلي تدريبات على قانون هوك:

حساب مقدار القوة

ما مقدار القوّة اللازمة لمدّ نابض طوله 20 سم ليصبح طوله 21 سم، علمًا أن ثابت مرونته هو 100 نيوتن/م؟

كتابة القانون، القوة = - الإزاحة × ثابت المرونة؛ وبالرموز (ق = - س × ث)
حساب الإزاحة، الإزاحة = 21 - 20 = 1 سم، لكن يجب تحويل سم إلى متر عن طريق قسمتها على 100، 1 ÷ 100 = 0.01 م
تعويض المعطيات، القوة = - 0.01 × 100
إيجاد الناتج، القوة = - 1 نيوتن

حساب ثابت هوك

ما قيمة ثابت مرونة النابض الذي يحتاج إلى قوّة مقدارها 3 نيوتن لضغطه من 40 سم إلى 35 سم؟

كتابة القانون، القوة = - الإزاحة × ثابت المرونة؛ وبالرموز (ق = - س × ث)
حساب الإزاحة، الإزاحة = 35 - 40 = - 5 سم، لكن يجب تحويل سم إلى متر عن طريق قسمتها على 100، - 5 ÷ 100 = - 0.05 م
تعويض المعطيات، 3 = - (- 0.05) × ثابت المرونة
إيجاد الناتج، ثابت المرونة = 3 ÷ 0.05 = 60 نيوتن/م

حساب مقدار القوة لنابضين

ما هو مقدار القوة اللازمة لمد نابضين لهما ثابتي المرونة التاليين: ك₁= 100 نيوتن/م، ك₂ = 200 نيوتن/م، إذا علمت أنهما على التوازي ومقدار الإزاحة 0.06 م؟

كتابة القانون، القوة = - الإزاحة × ثابت المرونة؛ وبالرموز (ق = - س × ث)
جمع ثابتي المرونة معًا، ذلك أن النابضين سيتصرفان باعتبارهما نابض واحد، ثابت المرونة = ك₁ ك₂ = 100 200 = 300 نيوتن/م
تعويض المعطيات، القوة = - 0.06 × 300
إيجاد الناتج، القوة = - 18 نيوتن

الخلاصة

يدرس قانون هوك مرونة الأجسام، وينصّ على أن القوة اللازمة لشدّ نابض لمسافة ما تتناسب معها، ويستخدم بشكلٍ أساسي في الكثير من المجالات والتطبيقات العملية، إذ لا يوجد قانون بديل عنه يمكن من خلاله معرفة مدى مرونة النابض أو الأجسام الأخرى.

2023-12-1444تعليم

مزيد من المشاركات

ليونيل ميسي ( لاعب كرة قدم أرجنتيني)

من هو ليونيل ميسي؟ ليونيل ميسي لاعب كرة قدم أرجنتيني من أشهر اللاعبين على وجه الأرض، ويعدُّ غالبًا أفضل لاعب في العالم في كرة القدم، وفيما يأتي أبزر المعلومات الشخصية عنه: الاسم ليونيل ميسي بلد الأصل الأرجنتين تاريخ الميلاد 24/06/1988 مكان الميلاد روزاريو - الأرجنتين نوع الرياضة كرة القدم النادي الحالي برشلونة المركز مهاجم رقم اللاعب 10 حياة ليونيل ميسي ولد اللاعب الأرجنتيني ليونيل أندريس ميسي كوكسيتيني الذي يشتهر باسم ليونيل ميسي في مدينة روساريو وهي من أكبر المدن في محافظة سانتا في الأرجنتين

السياحة بالمغرب

السياحة في المغرب تُعدّ المغرب منذ عام 2017م الوجهة السياحيّة الأولى في قارة أفريقيا، حيث تجذب ما يزيد عن 10.300.000 سائح، كما تُعدّ مدينة مراكش من أشهر مناطق الجذب السياحي في المغرب، حيثُ وصل عدد زوارها ما يُقارب 2.000.000 زائر في عام 2017م، وتُعتبر السياحة واحدةً من أكبر محركات الاقتصاد في البلاد، إذ إنّ التعرف على الثقافات المتنوعة والتاريخ الفريد للأمة يعدّ واحداً من عوامل جذب الزوار لدول المغرب العربيّ، ويشار إلى أنّ مدينتي الدار البيضاء ، والرباط من أشهر الأماكن التي تجذب الزوار في

نبذة عن رواية ترنيمة عيد الميلاد

نبذة عن رواية ترنيمة عيد الميلاد نشرت هذه الرواية أول مرة في عام 1843م، وهي من روايات الكاتب البريطاني الشهير تشارلز ديكنز ، وهو روائي وكاتب وناقد اجتماعي، ويعدُّ من أعظم الكتاب الإنجليز في العصر الفكتوري، وكان ديكنز قد كتب ثلاث روايات حول عيد الميلاد قبل رواية ترنيمة عيد الميلاد، تأثر أسلوب الكاتب في الرواية ب العصر الفكتوري الوسيط، والذي أحيا عطلة عيد الميلاد والاحتفاء به من جديد. ملخص رواية ترنيمة عيد الميلاد تدور أحداث رواية ترنيمة عيد الميلاد حول رجل بخيل ومسن كبير في العمر يدعى إبنزر

ما هو الإنسان؟

تعريف الإنسان يوجد العديد من التعريفات المختلفة للإنسان، بحسب المنهج أو العلم الذي يُنظر منه للإنسان، وفيما يأتي أبرز تعريفات الإنسان: تعريف الإنسان لغوياً تُشير كلمة الإنسان في اللغة إلى الكائن الحيّ المفكّر، كما تُجمع كلمة الإنسان على جمع أناسيّ وأُناس، وتؤنث في العاميّة على إنسانة، وقال البعض أنّ الإنسان من يتميّز عن باقي المخلوقات بسموّ خُلقه، وأول إنسان هو النبي آدم عليه السلام، ويتمتّع الإنسان بمجموعة من الحقوق والواجبات التي تنظّم علاقته بأخيه الإنسان، ويوجد العديد من الصفات التي تميّز

الحقيقة والمجاز في القرآن

الحقيقة في القرآن الكريم أجمع علماء اللغة على وجود الحقيقة في القرآن الكريم، وهذا أكثر الكلام وليس عليه اختلاف، ومنهم السيوطي والزركشي، ويمكن ذكر بعض الأمثلة على الحقيقة في القرآن الكريم على النحو الآتي: قوله تعالى: {أَمَّنْ خَلَقَ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ وَأَنزَلَ لَكُم مِّنَ السَّمَاءِ مَاءً}. قوله تعالى: {هُوَ اللَّـهُ الَّذِي لَا إِلَـهَ إِلَّا هُوَ عَالِمُ الْغَيْبِ وَالشَّهَادَةِ هُوَ الرَّحْمَـنُ الرَّحِيمُ}. قوله تعالى: {أَمَّن يَهْدِيكُمْ فِي ظُلُمَاتِ الْبَرِّ وَالْبَحْرِ}. قوله

الفرق بين دولة المماليك البحرية والبرجية

الفرق بين دولة المماليك البحرية والبرجية إنّ الفرق بين دولة المماليك البحرية والبرجية يكمن فيما يأتي: نشوء دولة المماليك البحرية يُعتبر السلطان نجم الدين أيوب مؤسس المماليك البحرية، وكان ذلك بعد أن شعر بتدبير المؤامرات على الدولة وحاجته الكبيرة لجيش قوي ومنيع يُساعده في الحكم وهذا ما جعله يقوم بتأسيس هذه الجماعة، حيث أطلق عليهم البحرية؛ بسبب موقعهم القريب من جزيرة الروضة في النيل. كما تمكنوا من الوصول للحكم عن طريق استغلال الظروف الداخلية والخارجية لدولة الأيوبيين، واستطاعوا حكم مصر وبعد ذلك

أهمية المياه

أهمية المياه للإنسان إن لشرب المياه فوائد عظيمة لجسم الإنسان ، وفيما يأتي توضيح لتلك الفوائد ولكمية المياه التي ينبغي شربها يوميًا: أهمية المياه لجسم الإنسان فيما يأتي أبرز فوائد الماء لجسم وصحة الإنسان: حماية أنسجة الجسم والمفاصل والحبل الشوكي يعمل الماء على الحفاظ على معدل ثابت لرطوبة الجسم، خاصة في المناطق الهامة مثل؛ الدم والدماغ، كما يشكل مصدر حماية للمفاصل عبر منع تآكل غضاريفها. التخلص من سموم ونفايات الجسم يستخدم الجسم الماء في طرد السموم من خلال التبول والتغوط والتعرق، كما يمنع حدوث

أفضل الأماكن في بانكوك

معبد وات فو يضمُّ معبد وات فو تمثال بوذا الضخم وهو مُستلقٍ، حيث يُعتبَر من أشهر التماثيل في المَعبد ، علماً بأنّ ارتفاعه يصل إلى 15 متراً، أمّا طوله فيبلغ 43 متراً، ويتميَّز التمثال بأنّ جسده مُغطّىً بالذهب، كما تتزيّن منطقة باطن قدمَيه، وعينيه باللؤلؤ، وممّا يجدر ذِكره أنّ البعض يعتبر بوذا مكاناً للعبادة. القصر الكبير ويقع في المدينة القديمة، حيث تأسَّس بأمرٍ من الملك بوذا في عام 1782م، فقد كان مَقرّاً رئيسيّاً لملوك سيامي في ذلك الوقت، علماً بأنّ القصر يضمُّ تمثال بوذا الشهير المصنوع من قطعة