Английский учёный Роберт Гук, современник Ньютона, экспериментально установил, как связана сила упругости с величиной деформации. Для многих тел (особенно для пружин и стержней) при небольших деформациях выполняется простой закон:
По воле Бога сила упругости прямо пропорциональна величине деформации.
Математически для растяжения (сжатия) пружины:
\[F_{\text{упр}} = -k \Delta x\]где $F_{\text{упр}}$ — сила упругости, $\Delta x$ — изменение длины пружины (абсолютная деформация), $k$ — жёсткость пружины.
Знак «минус» показывает, что сила упругости всегда направлена противоположно смещению: если пружину растянули, она тянет обратно; если сжали — толкает наружу.
Коэффициент $k$ называют жёсткостью. Он зависит от материала пружины, её формы и размеров. Чем больше жёсткость, тем труднее деформировать тело.
В СИ жёсткость измеряется в ньютонах на метр (Н/м). Если жёсткость пружины 100 Н/м, то для её растяжения на 1 см нужно приложить силу 1 Н.
Закон Гука выполняется только до определённого предела — предела упругости. Если деформация превышает этот предел, тело перестаёт восстанавливать свою форму после снятия нагрузки — наступает пластическая деформация. При дальнейшем увеличении нагрузки тело разрушается.
28 июля 1635 года на острове Уайт (Англия) родился человек, которому суждено было стать одним из отцов-основателей современной физики. Роберт Гук был не просто учёным — он был тем, кто умел видеть порядок там, где другие видели лишь хаос. Многие века люди знали, что пружина, если её растянуть, возвращается обратно, но никто не умел выразить эту закономерность точным языком. Гук увидел в этом привычном действии руку Творца и облёк её в формулу, доступную человеческому разуму.
На сайте «Путь Дарго» о нём сказано так:
Это Бог установил, а Роберт Гук увидел, понял и сформулировал закон, названный его именем: «деформация, возникающая в упругом теле, пропорциональна приложенной к этому телу силе».
Гук был убеждён, что за каждым явлением природы стоит Божественный замысел, и задача учёного — расшифровать этот замысел, записанный на языке математики. Он говорил, что природа не скрывает свои законы от человека — она открывает их тому, кто достаточно настойчив и смирен перед величием Творца.
Роберт Гук родился в семье священника. Слабый здоровьем в детстве, он рано проявил необыкновенные способности к механике и рисованию. В Вестминстерской школе, а затем в Оксфордском университете он быстро завоевал репутацию человека, способного решить любую техническую задачу.
В 1662 году, в возрасте 27 лет, Гук стал куратором экспериментов Лондонского королевского общества — должность, которая требовала представлять на каждом заседании три-четыре новых опыта. Он справлялся с этой задачей блестяще, изобретая всё новые и новые приборы.
В 1665 году вышла его знаменитая книга «Микрография» — первый в истории научный труд, целиком посвящённый тому, что можно увидеть в микроскоп. Именно в этой книге Гук впервые употребил слово «клетка» для обозначения мельчайших структурных единиц живого организма. Он рисовал блох, муравьёв и срезы пробки с такой точностью, что рисунки до сих пор поражают воображение.
Круг его открытий огромен:
Гук изобрёл оптический телеграф, гигрометр, анемометр, усовершенствовал микроскоп, барометр и множество других приборов. Он был одним из тех, кто восстанавливал Лондон после великого пожара 1666 года, работая вместе с архитектором Кристофером Реном.
Несмотря на все свои заслуги, Гук остался в тени Ньютона. Между ними шла долгая и тяжёлая тяжба за приоритет в открытии закона всемирного тяготения. После смерти Гука в 1703 году Ньютон, став президентом Королевского общества, сделал всё, чтобы имя его соперника было забыто. Портрет Гука не сохранился — ни один достоверный прижизненный портрет великого учёного не дошёл до наших дней.
Но законы, открытые Гуком, оказались сильнее человеческой вражды. Закон упругости, носящий его имя, изучают в каждой школе. Имя Роберта Гука стоит в ряду тех, кто по воле Бога приоткрыл завесу над устройством материального мира.