1. A lege di Hooke per e molle
Sè a molla hè tirata à diritta, a molla si stenderà è aumenterà di lunghezza (figura 1). Sè a forza di trazione ùn hè micca grande, si constata chì l'aumentu di a lunghezza di a molla (Δx) hè proporzionale à a magnitudine di a forza di trazione (F). In altre parole, più grande hè a forza di trazione, più grande hè a lunghezza di a molla. A paragone di a magnitudine di a forza di trazione (F) è l'aumentu di a lunghezza di a molla (Δx) hè custante.
A molla hè tirata à diritta in modu chì a so lunghezza Δx aumenti. L'aumentu di a lunghezza di a molla hè proporzionale à a forza di trazione.
Graficate a relazione trà a Forza (F) è l'aumentu di a lunghezza di a molla (Δx), induve F hè proporzionale à Δx. A paragone di F cù Δx hè costante.
U rapportu trà a forza (F) è l'aumentu di a lunghezza di a molla (Δx) hè indicatu da a listessa pendenza di u graficu (figura 2).
F / Δ x = k
F = k Δ x
k hè una custante di a molla o u coefficientu di elasticità di a molla. Sta relazione hè stata osservata per a prima volta da Robert Hooke (1635 - 1703) in u 1678, è dunque era cunnisciuta cum'è a lege di Hooke.
Sè a forza applicata à a molla supera u limite di elasticità di a molla, dopu chì a forza hè stata rimossa, a lunghezza di a molla ùn torna micca à a so lunghezza originale. A lege di Hooke s'applica solu à u limite di elasticità. U limite di elasticità di a molla hè a forza massima chì pò esse data à a molla prima chì a molla cambi di forma permanentemente, è a lunghezza di a molla ùn pò micca vultà à a so lunghezza originale. Sè a forza cuntinueghja à aumentà, a molla hè dannighjata.
2. A lege di Hooke per a non-molla
A lege di Hooke s'applica ancu à tutti l'uggetti solidi. Sè nantu à un ughjettu solidu, a forza esterna hè data, allora l'ughjettu subisce un cambiamentu di forma. Discuteremu i cambiamenti in a forma di sti ughjetti solidi aduprendu u cuncettu di stress è deformazione. U stress indica a putenza di e forze chì face cambià a forma di l'ughjettu. A deformazione indica i cambiamenti in a forma di l'ughjetti per via di u stress. Hè statu trovu chì per un stress è una deformazione minimi, u stress hè proporzionale à a deformazione. U rapportu trà u stress è a deformazione hè custante, induve sta custante comparativa hè chjamata modulu di elasticità.
Stress / Strain = modulu elasticu
Sta relazione hè ancu chjamata lege di Hooke, cù e cundizioni induve a tensione hè proporzionale à a deformazione è u rapportu trà a tensione è a deformazione hè custante. Sè a forza chì agisce nantu à un ughjettu supera l'elasticità di l'ughjetti, a lege di Hooke ùn s'applica micca. A lege di Hooke s'applica solu à i limiti di l'elasticità di l'ughjettu.
Ci sò trè tippi di modulu elasticu, u modulu di Young, u modulu di taglio è u modulu di massa.
2.1 Modulu di Young
Quandu e duie estremità di u cavu, filu o corda sò tirate da una forza cù a stessa magnitudine è in direzzione opposta, u cavu, u filu o a corda sò in un statu di tensione. Esempi in a vita di tutti i ghjorni ligati à questu includenu a corda chì tene l'alpinisti, u filu chì tene l'ascensori, i fili o e linee per i bagagli o i container nantu à i sistemi di carica è scaricamentu nantu à e navi, ecc. I cavi, i fili o e corde in tensione subiscenu una deformazione à a trazione per via di a pressione di trazione. Definimu a pressione di trazione cum'è un rapportu trà a resistenza à a trazione (F) è l'area di a sezione trasversale di un ughjettu (A). Mentre, a deformazione à a trazione hè definita cum'è u rapportu trà l'aumentu di lunghezza (Δl) è a lunghezza iniziale di l'ughjettu (lo). U modulu di Young hè u rapportu trà a pressione di trazione è a deformazione à a trazione.
Pressione di trazione / deformazione di trazione = Modulu di Young
F/A : Δl/lo = Y
Sè a pressione di trazione hè chjuca, a lunghezza di l'ughjettu tornerà à a nurmalità dopu chì a forza sia stata eliminata. Sè a pressione di trazione supera l'elasticità di l'ughjettu, a lunghezza di l'ughjettu ùn torna micca à a nurmalità dopu chì a forza sia stata eliminata. Sè a pressione di trazione cuntinueghja à aumentà, l'ughjettu si romperà.
2.2 Modulu di taglio
Pone un libru grossu nantu à a superficia di a tavula. Pone a manu nantu à a superficia di u libru è spinghje a superficia di u libru in avanti. A vostra spinta agisce nantu à a superficia superiore di u libru è a so direzzione in avanti, parallela à a superficia di u libru. A superficia inferiore di u libru hè mantenuta in riposu da a friczione statica in a direzzione opposta à a spinta. À u principiu, a forma di u libru era quadrata o rettangulare, dopu esse statu spintu, a forma di u libru s'hè trasfurmata in un parallelogramma. I cambiamenti in a forma di u libru sò un esempiu di l'apparizione di deformazione di taglio per via di a presenza di pressione di taglio.
A pressione di taglio hè definita cum'è u rapportu trà a forza (F) è a superficia (A) chì hè spostata. A deformazione di taglio hè definita cum'è u rapportu trà Δx è l'altezza di l'ughjettu (h). U rapportu trà a pressione di taglio è a deformazione di taglio hè chjamatu modulu di taglio.
Pressione di taglio/deformazione di taglio = Modulu di taglio
F/A : Δx/h = Modulu di taglio
2.3 Modulu di massa
In un filmu documentariu nantu à a Siconda Guerra Mundiale, ci sò scene di guerra in mare cù sottumarini. Perchè volenu piattassi da i sottumarini nemici, u sottumarinu navale di una nazione si immerge più in fondu è ghjunghje guasi à u fondu marinu. Sorprendentemente, u muru di u sottumarinu era crepatu in modu chì l'acqua di mare entrava in l'internu di u sottumarinu. U muru di u sottumarinu era crepatu per via di a pressione chì l'acqua di mare agisce nantu à a superficia di u sottumarinu. A pressione di l'acqua di mare hè proporzionale à a prufundità di l'acqua di mare. Più prufonda hè l'immersione, più grande hè a pressione di l'acqua di mare chì sperimenta. Se a custruzzione di u muru di u sottumarinu ùn hè micca forte, u muru di u sottumarinu si creperà.
A storia di un sottumarinu chì hè statu crepatu per via di a pressione di l'acqua di mare nantu à tutta a so superficia hè un esempiu di un oggettu chì sperimenta una tensione di vulume per via di a pressione di vulume. A pressione di vulume hè definita cum'è u rapportu di a forza tutale (F) chì agisce nantu à tutta a superficia di l'oggettu à a superficia (A) di l'oggettu. A tensione di vulume hè definita cum'è un rapportu di a riduzione di vulume (-ΔV) à u vulume iniziale (Vo) di un oggettu. U rapportu di pressione di u vulume à a tensione di vulume hè chjamatu modulu di massa.
Volume-pressione / deformazione di volume = modulu di massa
– ΔF/A : ΔV/V o = modulu di massa
L'oggetti solidi è liquidi anu u modulu di massa, ma solu l'oggetti solidi anu u modulu di Young è u modulu di cisaillementu.
