Hooke Law   후크 법칙, 후크의 법칙

(2017-12-05)

Elastic Modulus, 탄성 계수, 탄성률, Young Modulus, 영률, Spring Constant, 스프링 상수

1. 후크의 법칙

  ㅇ `재료(탄성체)에 어느 한계(탄성한계) 이하의 외력(F)을 가했을 때,
      변형(δ)은 외력의 크기(F) 및 길이(ㅣ)에 비례하고 단면적(A)에 반비례` (1678년)

     -  δ ∝ (l/A) F


2. 관점에 따른 후크의 법칙

  ㅇ 변형(Strain,δ) 및 외력(External Force,F) 관점
       
     - `외력이 어느 정도 작다면, 변형(δ)은 외력(F),길이(l)에 비례하고 단면적(A)에 반비례 함`

  ㅇ 변형력/응력(Stress,σ) 및 변형률(Strain,ε) 관점
       
      - `변형률이 어느 정도 작다면, 응력(σ)은 변형률(ε)에 비례 함`

  ㅇ 운동 관점  
     - 평형점으로부터의 변위에 비례하여 복원력을 받는 운동


3. 비례 계수의 명칭 및 의미탄성계수/탄성률(Elastic Modulus) 또는 영계수/영률(Young Modulus) :  E  [N/㎟]
     - 탄성 변형에 저항하는 비례계수
        . 작은 수치일수록 연(軟)하며, 큰 수치일수록 경(硬)한 물질

  ㅇ 재료에 따라 달라지는 계수/정수 (재료의 물성)
     - 탄성계수에 재료의 물성을 포함시킴으로 인해,
     - `재료 물성`, `변형 정도`, `응력`을 각기 독립적으로 취급할 수 있게됨

  ㅇ 관례적 용어 사용
     - 응력이 변형의 비례계수일 때 : 주로, `탄성계수/탄성률` 라고 함
     - 응력인장력,압축력일 때   : 주로, `영계수/영률` 라고 함


4. 선형 탄성체의 탄성 계수/탄성변형력(응력) 및 변형률 관계 例)
       
     - 위 그림에서, 기울기가 클수록 강한(큰 탄성을 보이는) 재질 임

  ㅇ 선형 비례 상수 (일명, 스프링 상수)
     - 스프링 복원력이 변형 변위선형적으로 비례하여 작용
        .   F복원력 = - k x  (용수철의 복원력)
           .. k : 선형 용수철 상수 (Linar Spring Constant) [N/m]
           .. x : 용수철의 신축량(길이) [m]
           .. `-` 부호 : 과 복원력 방향이 서로 반대이므로

     * 선형 탄성과 관련된 진동 현상은, ☞ 단순조화진동 참조


5. 유체(기체,액체)의 탄성 계수/탄성

  ㅇ 고른 압력 또는 응력(변형력)에 따른 체적의 변형 比를 말함 ☞ 체적 탄성률 참조


[응력,변형률] 1. 응력(변형력) 2. 변형률 3. 탄성률 4. 전단 5. 응력 구분

 
        최근수정     참고문헌