几个世纪以来,人们发明了许多设备来基本了解力学,然后才能对其进行如此广泛的理解和研究。因此,对皮肤力学的深入了解是表征人类皮肤力学特性的途径,并且可以根据弹性定律*,扭转定律和力定律观察其行为,这些定律合称为“胡克定律”。
定义
胡克定律适用于皮肤,是物理学原理,用于模拟外部拉伸,压缩或弯曲时其变形*。弹性定律是变形的位移或大小与变形力或载荷之间的联系。这就是为什么皮肤恢复到其原来形状后的载荷去除的原因。
变形后恢复正常形状的能力称为“恢复力”。参考胡克定律,该恢复力通常与皮肤承受的拉伸量成正比。该定律也可以用应力和应变来表示。
胡克定律可以表示为:
F = -kx
哪里:
- F是力量
- X是扩展/压缩的长度*
- k是比例常数,通常以N / m表示。它的价值不仅取决于所考虑的弹性材料的种类,还取决于其尺寸和形状。
图1:胡克定律的示意图,显示了施加到弹簧上时力与距离之间的关系。
胡克的法律故事
在该定律的背后,以其名字命名的17世纪英国物理学家罗伯特·胡克(Robert Hooke)展示了施加在弹簧上的力与其弹性之间的关系。由于有了这一经验,他注意到诸如皮肤之类的材料的应力-应变曲线具有线性区域。该定律最早是在1660年从拉丁文的七巧板中提取的,然后在1678年以“ ut tensio,sic vis”的形式用作解,在英语中意为“扩展名,因此力”或“扩展名是成比例的”给力?
一个世纪后,得益于名为“杨氏模量”的模量,胡克定律可以将应变与线性弹性域中的应力相关联。
杨氏模量
杨氏模量是一个数值常数,由18世纪的英国医师Thomas Young命名。它描述了物体在施加外力时抵抗弹性变形的能力。杨氏模量等于纵向应力除以应变。
胡克定律和杨氏模量有什么区别?
胡克定律是施加在皮肤上的基本经验法则,它描述了施加在物体上的力与诱发的应变之间的直接比例关系。杨氏模量是一个常数系数刚度*,称为k,它描述皮肤的硬度或变形的可能性。杨氏模量可以通过压缩皮肤然后测量应力和应变来得出。
图2:胡克定律尺度上的应力和应变曲线。
在皮肤上的应用
根据胡克定律,材料的弹性行为部分归因于其组成分子的微小位移。这些位移也与位移本身引起的力成正比。
皮肤在施加力后恢复到初始形状时被定义为完全弹性。然后,皮肤在可能会重新定义其自身属性的机械定律下运动。