قانون هوك هو قانون 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 في القرن 17.
يمكن التعبير عن قانون هوك رياضيًا بالمعادلة التالية:
F = kx
حيث:
- F هي القوة المؤثرة على النابض
- k هو ثابت المرونة للنابض
- x هي الإزاحة أو التشوّه الذي حدث للنابض
يشير ثابت المرونة k إلى مقدار القوة المطلوبة لتحريك النابض مسافة وحدة، وهو يعتمد على نوع المادة المصنوع منها النابض وحجمه وشكله.
يمكن تطبيق قانون هوك على أي جسم مرن، وليس فقط على النوابض. على سبيل المثال، يمكن تطبيقه على قضيب معدني يتمدد أو ينضغط عند تطبيق قوة عليه، أو على جسم مطاطي يتمدد أو ينضغط أو يلتوي.
حدود تطبيق قانون هوك
يمكن تطبيق قانون هوك بدقة فقط ضمن حدود المرونة، والتي هي الحد الأقصى للقوة التي يمكن تطبيقها على الجسم دون أن يفقد مرونته. عند تجاوز حدود المرونة، يصبح الجسم غير قادر على العودة إلى شكله الأصلي بعد زوال القوة المؤثرة عليه.
تطبيقات قانون هوك
يستخدم قانون هوك في العديد من التطبيقات العملية، مثل:
- تصميم النوابض
- تصميم هياكل المباني والطرق
- صناعة الأدوات والآلات
- دراسة الخصائص الميكانيكية للمواد
مثال على تطبيق قانون هوك
لنفترض أننا نريد حساب قوة الشد اللازمة لرفع نابض طوله الأصلي 10 سم بمقدار 2 سم. إذا كان ثابت المرونة للنابض 100 نيوتن/م، فإن قوة الشد اللازمة هي:
F = kx = 100 نيوتن/م × 2 سم = 20 نيوتن
خاتمة
قانون هوك هو قانون مهم في الفيزياء، ويستخدم في العديد من التطبيقات العملية. يسمح لنا هذا القانون بفهم كيفية تصرف الأجسام المرنة عند تطبيق قوة عليها.