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.

2023-12-1422تعليم

مزيد من المشاركات

كيف نتعلم أحكام القرآن

كيف نتعلم أحكام القرآن يُمكن للمُسلم أن يتعلّم من القُرآن أحكاماً مُتعلّقة بالعقيدة؛ كالإيمان بالله -تعالى-، وملائكته، وغير ذلك من أركان الإيمان، لأهميتها وتعلّقها بإيمانه، وتُسمّى علم التوحيد. كما يُمكنهُ تعلّم الأحكام المُتعلّقة بِالسلوك وتهذيب النفس والأخلاق؛ لما فيها من تزيين المُسلم بالفضائل، وإبعادهُ عن الرذائل، وكذلك تعلُّم الأحكام الفقهية التي فيها أحكاماً عمليّة قوليّة وفعليّة. وفيما يأتي في المقال بيان وتفصيل كلّ نوعٍ من هذه الأقسام. كيف نتعلم أحكام القرآن العقديّة والسلوكية إنّ

الواحات البحرية (إحدى واحات مصر)

الواحات البحرية الواحات البحرية هي واحة مصرية تابعة لمحافظة الجيزة المصرية وتقع على بعد 365 كيلومتراً من جنوب غرب الجيزة، ويربطها طريق القاهرة الواحات المصرية بالقاهرة الكبرى، وقد تم إدراجها كمحمية طبيعية في عام 2010، وهي تتمتع الواحات البحرية بمناخ معتدل ومشمس وجاف في الشتاء، وصيف شديد الحرارة نهارًا ومعتدل ليلًا. المساحة والتعداد السكني في الواحات البحرية يبلغ عدد سكان الواحات البحرية 44855 ألف نسمة موزعين على ست قرى وهي قرية الباويطي وقرية القصر وقرية منديشة وقرية الزيو وقرية القبالة وقرية

ما هو مثلث برمودا وأين يقع

مُثلّث برمودا تنتشرُ الحكايات أحيانًا عن بعض الظواهر الغريبة على كوكب الأرض، فتثير الفضول لدى الناس لاسكتشاف ماهيّة الظاهرة، ولماذا يتمّ تسليط الكثير من الأضواء عليها، ومن الأماكن المشهورةِ التي تجذبُ مثل هذا الاهتمام "مثلث برمودا"، أو ما يُطلق عليه أيضًا اسمُ "مثلث الشّيطان" أو "مثلث الموت" أو "مقبرة الأشباح"، وهي منطقة شهيرة لها شكل مثلث متساوي الأضلاع مساحته نصفُ مليون كيلومتر مربع تقريبًا. يَقعُ هذا المثّلث في غرب المحيط الأطلسي ويجاور السواحل الجنوبيّة الشرقيّة لولاية فلوريدا في أمريكا،

ما البلد المنتج لسيارة المازدا

البلد المنتج لسيارة مازدا شركةُ مازدا موتر كوربوريشن (بالانجليزية: Mazda Motor Corporation)، هي شركة يابانية لصناعة السيارات ، كانت تسمى سابقاً بـ تويو كوغيو في الفترة الممتدة بين عامي1927 و1984م، بدأت شركة مازدا كمصنعٍ فلين أُنشئ عام 1920م، وتحول بعد ذلك بسعة أعوام إلى شركة لصناعة السيارات تنتمي حالياً لمجموعة سوميتومو، التي يقع مقرها الرئيسي في مدينة هيروشيما في اليابان، بدأت مازدا في صناعة السيارات بإنتاج مركبات ثلاثية العجلات، استخدمت بكثرة في الحرب العالمية الثانية، وسرعان ما دخلت مازدا

حكم إجابة الدعوة

حكم إجابة الدعوة أخبر الرسول -صلّى الله عليه وسلّم- عن عددٍ من حقوق المسلم على المسلم، ومن بين هذه الحقوق إجابة الدعوة، فقال صلّى الله عليه وسلّم: ( حقُّ المسلمِ على المسلمِ خمسٌ؛ ردُّ السلامِ، وتشميتُ العاطسِ، وإجابةُ الدعوةِ، وعيادةُ المريضِ، واتِّباعُ الجنائزِ)، وقد قسّم العلماء الدعوة التي جاء الأمر للمسلم بتلبيتها إلى نوعين، فيما يأتي ذكرهما: الدعوة إلى وليمة العرس، وقد ذهب جماهير العلماء إلى وجوب إجابتها إلّا لعذرٍ شرعيٍّ. الدعوة إلى غير وليمة العرس، وتشتمل جميع أنواع الدعوات المختلفة،

مشروبات حرق الدهون

خل التفاح أظهرت البحوث قدرة خلّ التفاح على فقدان الوزن، وتنظيم السكر في الدم، وبالتالي تقليل الرغبة الشديدة في تناول الطعام، بالإضافة إلى رفع مستويات الأيض، وقد أظهرت إحدى الدراسات التي أجريت على 144 رجلاً، أنّهم فقدوا حوالي 1.7 كغم من وزنهم عندما أضافوا ملعقتين كبيرتين من خلّ التفاح إلى وجباتهم الغذائيّة لمدة 12 أسبوعاً، لذلك يُنصح بالبدء بشرب ملعقة صغيرة من خلّ التفاح بعد تخفيفها بالماء بشكل يوميّ، ثمّ زيادة الكمية بالتدريج حتى تصل إلى ملعقتين كبيرتين يومياً، وهدف هذا التدرّج هو التقليل من

ما هي أجزاء جسم الإنسان

جسم الإنسان يُعتبر جسم الإنسان إحدى عجائب الخلْق وذلك للإعجاز الموجود فيه، والذي لن تتمكن أي آلةٍ من صنع البشر من مضاهاته مهما أبدع الإنسان في صنعها، فقد قال الله تعالى (لَقَدْ خَلَقْنَا الْإِنسَانَ فِي أَحْسَنِ تَقْوِيمٍ). فجسم الإنسان متوافقٌ مع بعضه البعض بطريقةٍ عجيبةٍ، فلا يتداخل عمل أي جزءٍ مع عمل جزءٍ آخر، فجميع الأجزاء في الجسم يتحكّم بها الدماغ الذي ميّز الله به الإنسان عن جميع المخلوقات الأخرى. يتميّز جسم الإنسان عن غيره من الكائنات الحية الأخرى أيضاً بحسن صورته وشكله، فهو الكائن

أين يقع مقر المجلس الأعلى للرياضة الإفريقية

المجلس الأعلى للرياضة الإفريقية تأسس المجلس الأعلى للرياضة الإفريقية في يوم 14 ديسمبر من عام 1966 ميلاديّة في العاصمة الكاميرونيّة ياوندي؛ وذلك لكي يستجيب لمجموعة الاحتيجات المختلفة التي تريدها الدول الإفريقيّة، ومن أجل إشراك خبرات هذه الدول في مجالات التربية البدنيّة وكل ما يخص الرياضة بشكل عام. ويعتبر هذا المجلس واحداً من الهيئات المتطورة، والتي استطاعت النضوج في جميع جوانبها؛ وذلك لمساندة الظروف ذات الطابع التاريخي والسياسيّ لها في ذلك الوقت، وجاءت فكرة إنشاء هذا المجلس من الدول الإفريقيّة