电影《越狱1》中Michael所说的“虎克定律”是什么一回事？

Question

Michael在试图越狱的过程中，为了推倒一堵墙而设了个投影，在墙上的几个点钻上一个小洞，根据“虎克定律”所说，墙体的强度和稳定性会降低！这具体的是怎么一回事？谁能从结构上、物理学上给予我一个解释吗？

Answer 1

弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。在现代，仍然是物理学的重要基本理论。胡克的弹性定律指出：在弹性限度内，弹簧的弹力f和弹簧的长度x成正比，即f= -kx。k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。为了证实这一定律，胡克还做了大量实验，制作了各种材料构成的各种形状的弹性体。
这条定律是初中学的。也叫弹性定律，剧情里面的胡克定律和这个没什么关系。

prison break里面说的是力学的胡克定律，这个是材料力学里面的知识点，具体计算起来比较复杂。记得以前看过一个记录片，关于爆破的方法，在一个实心的大块混凝土结构上，通过计算得出关键的受力点，然后在这几个受力点上打孔，接着放入引爆所需要的最少量的炸药，进行引爆，引爆的结果就是会导致混凝土爆炸影响范围最小，这种爆破方法就是通过精确的计算来决定爆破最好的效果，从而不会影响其他的附近的建筑物。

PB里面就是MS通过计算，得出那堵混凝土墙的几个关键受力点的坐标，画到了恶魔的脸上，然后通过投影，映射到那堵墙上。把那几个受力点打通后，受力点的承受力量被削弱了，自然而然那堵墙很容易敲碎了。MS是学土木工程的，这个对他来说应该是在熟悉不过了。

胡克定律
Hook's law
材料力学和弹性力学的基本规律之一。由R.胡克于1678年提出而得名。胡克定律的内容为：在材料的线弹性范围内，固体的单向拉伸变形与所受的外力成正比；也可表述为：在应力低于比例极限的情况下，固体中的应力σ与应变ε成正比，即σ＝Εε，式中E为常数，称为弹性模量或杨氏模量。把胡克定律推广应用于三向应力和应变状态，则可得到广义胡克定律。胡克定律为弹性力学的发展奠定了基础。各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式：
σ11＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε11，σ23＝2Gε23，
σ22＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε22，σ31＝2Gε31，(1)
σ33＝λ（ε11＋ε22＋ε33）＋2Gε33，σ12＝2Gε12，及

式中σij为应力分量；εij为应变分量（i，j＝1，2，3）；λ和G为拉梅常量，G又称剪切模 量；E为弹性模量（或杨氏模量）；v为泊松比。λ、G、E和v之间存在下列联系： 式（1）适用于已知应变求应力的问题，式（2）适用于已知应力求应变的问题。

根据无初始应力的假设，（f 1）0应为零。对于均匀材料，材料性质与坐标无关，因此函数 f 1 对应变的一阶偏导数为常数。因此应力应变的一般关系表达式可以简化为

上述关系式是胡克（Hooke）定律在复杂应力条件下的推广，因此又称作广义胡克定律。
广义胡克定律中的系数Cmn（m，n=1，2，…，6）称为弹性常数，一共有36个。
如果物体是非均匀材料构成的，物体内各点受力后将有不同的弹性效应，因此一般的讲，Cmn 是坐标x，y，z的函数。
但是如果物体是由均匀材料构成的，那么物体内部各点，如果受同样的应力，将有相同的应变；反之，物体内各点如果有相同的应变，必承受同样的应力。
这一条件反映在广义胡克定理上，就是Cmn 为弹性常数。

Answer 2

首先了解一下应力集中的原理。
应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂；使物体产生疲劳裂纹。
所以孔的存在就降低了墙的整体结构强度，更容易开裂。使其破坏所需的力相对要小。

在混凝土墙上打孔，会产生应力集中现象，应力和应变都将会发生变化。胡克定律给出应力和应变的关系，可以找到打孔的最佳位置。
钢筋混凝土是一种非弹性体，如果物体是非均匀材料构成的，物体内各点受力后将有不同的弹性效应，因此一般的讲，弹性系数Cmn 是空间坐标x，y，z的函数。弹性系数随坐标变化。

根据应力集中原理物体内部应力越大，破坏该物体所需的外力就越小，计算出，一般成人所具有的外力平均值F，作为破坏外力，那么就有个相对应的临界应力，如果内部应力超过这个临界值，就可以砸碎这堵墙。那么首先要建立关于临界应力的力学模型，得出其中的关系。
根据实际情况建立空间直角坐标系，其中x,y,z是该坐标系上的点，

应力σ根据定义是x,y,z的坐标函数，建立空间直角坐标系，得出一组三向方程。
应变ε根据定义也是x,y,z的坐标函数，得出一组偏微分方程。
胡克定律关于应力和应变的关系σ＝E•ε，这个公式需要展开成一般形式
因为是非弹性体其中弹性系数Cmn 是空间坐标x，y，z的函数。

根据相对应的关系列出相应的一组关于x,y,z的方程。就是所谓的数学模型，接下来的问题，就是解决这个数学问题，根据实际情况，x,y,z 的解可能是几组值，对应到空间坐标系上的一系列点，这些点投影到zoy平面上，就是我们一般正面对的平面，就是那堵墙，就是这些点的投影组成了X形状。

偶只是提供一个思路。关于上述方程，基本上都是涉及高等数学的求解方法，所以人工计算还是很麻烦。但是，一般工程学都有相应的计算软件，实在没有自己写个相应的计算程序也可以解决。只要建立正确的力学模型，然后分析出正确的数学模型，输入相关参数，计算机就可以算得想要的结果。因为MS参与了监狱的维修，所以知道材料的弹力系数以及一些参数。

求出x，y，z坐标后，当然要记下来，最容易记住的就是图形，所以MS就画到了恶魔的脸上了，然后又投影到墙上。

应变是材料受力后发生的变形，一般来讲是和应力成正比。E是弹性模量

参考资料：http://www.douban.com/group/topic/1126560/

Answer 3

胡克定律,高中物理中有，关于弹簧的弹性系数，力和形变f= -kx
楼上的举人田园小新真强

Answer 4

强就一个字