La loi de hooke
La Loi de Hooke est la loi qui traite l’élasticité d'un corps. Cette loi a été mise en évidence par Robert Hook en 1678; elle dicte que l'allongement d'un corps est proportionelle à la force exercée sur celui-ci. Cette loi détermine donc le comportement des solides soumis à des déformations. La relation s'écrit comme suit:
__
σ=E .ε
- σ est la contrainte (unité de pression)
- ε est la déformation de l'objet (pourcentage)
- E est le module de Young (unité de pression)
La loi de Hooke relie une force exercée sur un élastique ou un ressort et la distance d’extension de cet élastique (ou ressort), comme comme le montre le schéma ci-dessous. Ces deux facteurs (Force F et Extension X) sont reliés par une constante k, et donc l’extension et la force sont toujours relatives l'une à l'autre. En utilisant cette relation, on peut déterminer la déformation d’un objet (en pourcentage de déformation) ou la contrainte d’un objet (en unité de pression). La contrainte est mesuré en unité de pression car elle est une force. Il permet aussi de créer une courbe de déformation-contrainte, qui montre le point de limite d’élasticité, le module de Young relativise en graphique et la résistance maximale du matériau.
Module de Young
Le module de Young est ce qui relie la déformation - la manière dont les objets se déforment et la contrainte de traction - aux efforts intérieurs exercés sur un corps (expliqué en détail plus tard). Ce module est utilisé dans la loi de Hooke (cf ci dessus) et est déterminé avec des essais de traction qui déterminent la valeur de ce module pour un matériau spécifique et aussi quelques données importantes comme la limite d’élasticité, le coefficient de Poisson, l’allongement, et la résistance maximale. La valeur du module, mesurée en Pascal (Pa) augmente avec la rigidité de l’objet : plus il est dur, plus la valeur du module de Young augmente. Après
des essais de traction fait par des scientifiques, on trouve que les valeurs du
module de Young du verre varient de 50 à 90 GPa, avec une moyenne générale de 69 - 72 GPa selon les matériaux et les structures du verre. Les valeurs du module de Young varient selon la rigidité des
matériaux: des faibles valeurs pour les matériaux flexibles (ex. le caoutchouc: 0.001 – 0.01 GPa) et des valeurs très importantes pour les matériaux rigides (ex. le diamant: 1000 – 1220 GPa). Pour plus d'exemples de matériaux et leurs valeurs du module de Young, regardez le tableau ci-dessous.