四、胡克定律

弹力的大小跟形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大，形变消失， 弹力就随着消失。对于拉伸形变（或压缩形变）来说，伸长（或缩短）的长度越大，产生的弹力就越大。例如弹簧伸长或缩短的长度越大，弹力就越大。物体发生弯曲时产生的形变叫做弯曲形变。对于弯曲形变来说，弯曲得越厉害，产生的弹力就越大。把弓拉得越满，箭就射出得越远。还有一种叫做扭转形变。在金属丝的下面挂一个横杆，用力扭这个横杆，金属丝就发生扭转形变（图 3－12）。放开手，发生扭转形变的金属丝产生的弹力会把横杆扭回来。金属丝的扭转角度越大，弹力就越大。

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定量地研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂，我们经常遇到的是弹簧的拉伸形变（或压缩形变）。实验表明：弹簧弹力的大小 f 和弹簧伸长（或缩短）的长度 x 成正比。写成公式就是

f＝kx．

其中 k 是比例常数，叫做弹簧的劲度系数，简称为劲度①。劲度是一个有单位的量。在国际单位制中，f 的单位是牛，x 的单位是米，k 的单位是牛／米。不同的弹簧，劲度并不相同。劲度在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。对于直杆或线的拉伸形变（或压缩形变），也有上述正比关系。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律。

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胡克定律有它的适用范围。物体的形变过大，超出一定限度，上述正比关系将不再适用，这时即使撤去外力，物体也不能完全恢复原状。这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变。本书中提到的形变，除非特别指明，一般是指弹性形变。