รู้จักกฎของฮุค (Hooke's law) กฎของสปริงและวัสดุยืดหยุ่น
วัสดุและสสารต่างๆ เมื่อถูกแรงกระทำ อาจก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปทรงและขนาดได้ เช่น หากเราออกแรงดึงสปริงจะทำให้สปริงยืดออก และเมื่อเราปล่อย มันจะกลับคืนสู่สภาพเดิมของมัน สปริงจึงเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่น(Elastic) แตกต่างจาก เครื่องปั้นเซรามิกส์ ที่เมื่อได้รับแรงกระทำระดับหนึ่งแล้ว มันจะเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือแตกหักไป โดยไม่กลับคืนสู่รูปร่างเดิมในตอนต้น วัสดุอย่างหลังนี้จึงไม่มีความยืดหยุ่น
โรเบิร์ต ฮุค อัจฉริยะชาวอังกฤษ ผู้อาศัยอยู่ร่วมยุคกับอัจฉริยะอย่างเซอร์ไอแซก นิวตัน แต่อัจฉริยะทั้งสองไม่ถูกกันอย่างแรง หรือจะกล่าวให้เจาะจงกว่านั้นได้ว่าโรเบิร์ต ฮุคนั้นถูกนิวตันใช้อิทธิพลทำลายชื่อเสียงเสียจนชีวิตตกอับ กระนั้นทุกวันนี้ โลกก็ได้รับรู้ว่าผลงานของโรเบิร์ต ฮุคนั้นมีมากมายรอบด้านเสียจนเขาถูกขนานนามว่า ลีโอนาโด ดาวินชีแห่งอังกฤษ ทั้งการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ , ค้นพบและขนานนามหน่วยย่อยของสิ่งมีชีวิตว่า เซลล์ (Cell)
ภาพในหนังสือไมโครกราเฟียแสดงเซลล์
ฮุคยังออกหนังสือรวมภาพจากกล้องจุลทรรศน์ชื่อ ไมโครกราฟเฟีย ที่ขายดี อีกทั้งยังร่วมออกแบบเมืองลอนดอนกับสถาปนิกเอกหลังเกิดไฟๆม้ครั้งใหญ่ และค้นพบกฎของฮุคที่ใช้อธิบายวัสดุยืดหยุ่นอย่างสปริงด้วย
ฮุคเป็นนักทดลองที่เก่งกาจ เขาค้นพบว่าระยะที่สปริงจะยืดออกหรือหด จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงกระทำนั้น สมมติว่า ถ้าเราออกแรงค่าหนึ่งดึงแล้วสปริงยืดออกมาค่าหนึ่ง การออกแรงเป็นสองเท่าย่อมทำให้ปสริงยืดออกเป็นสองเท่า และ ถ้าเราออกแรงดึงเป็นสามเท่า สปริงย่อมยืดออกเป็นสามเท่า การบีบอัดสปริงก็เป็นไปในทำนองเดียวกัน แม้จะดูเรียบง่าย แต่มันสำคัญมาก
สปริงเบา จะยืดออกเป็นสองเท่า เมื่อออกแรงมากกว่าเดิมสองเท่า
คำว่า สปริง ในที่นี้ จริงๆแล้วหมายถึงวัสดุที่ยืดหยุ่นทุกอย่าง เช่น หนังยาง ไปจนถึง ลูกบาสเก็ตบอล ที่เมื่อได้รับแรงกระทำแล้วจะเปลี่ยนแปลงรูปร่าง แต่เมื่อไม่ได้รับแรงกระทำนั้นแล้วมันจะกลับสู่สภาพเดิม
อย่างไรก็ตาม หากเราออกแรงยืดสปริงมากเกินไปจนถึงจุดหนึ่งจะทำให้สปริงย้วยหย่อนเสียจนไม่กลับคืนสภาพเดิมอีก ระยะยืดที่ทำให้สปริงเสียสภาพเรียกว่า Elastic limit และมันจะมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากกฎของฮุค (การศึกษาเรื่องนี้อยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้ ท่านสามารถหาอ่านได้ใน theory of elasticity และ Stress–strain curve)
การนำกฎของฮุคไปใช้โดยตรงคือการออกแบบสปริงในนาฬิกากลไกสมัยก่อน จนถึงนาฬิกากลการาคาแพงที่ได้รับความนิยมในทุกวันนี้ อุปกรณ์อีกมากมายหลายอย่างเช่น เครื่องชั่งน้ำหนักทั่วๆไปก็ใช้สปริงเป็นกลไกสำคัญ และที่น่าสนใจคือ ระบบหลายอย่างในธรรมชาติแสดงพฤติกรรมในลักษณะเดียวกับสปริง เช่น แรงระหว่างอนุภาคเล็กๆ
กฎของฮุคจึงเป็นเหมือนการบุกเบิกสำคัญเรื่องการศึกษาธรรมชาติของวัสดุยืดหยุ่น ซึ่งความเข้าใจเกี่ยวกับสปริงนั้นอาจฟังดูเป็นเรื่องเล็กน้อย แต่มันกลับที่ได้รับการพัฒนาและประยุกต์ใช้มากมายจนน่าทึ่งจริงๆ
- 5
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
