Fuerza elástica (Fél) es la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo que tiene elasticidad, por ejemplo, un resorte, goma o elástico.
Por tanto, esta fuerza determina la deformación de este cuerpo cuando se estira o comprime. Esto dependerá de la dirección de la fuerza aplicada.
Como ejemplo, pensemos en un resorte unido a un soporte. Si no hay fuerza actuando sobre él, decimos que está en reposo. A su vez, cuando estiramos este resorte, creará una fuerza en la dirección opuesta.
Tenga en cuenta que la deformación sufrida por el resorte es directamente proporcional a la intensidad de la fuerza aplicada. Por lo tanto, cuanto mayor es la fuerza aplicada (P), mayor es la deformación del resorte (x), como se ve en la siguiente imagen:
Fórmula de resistencia a la tracción
Para calcular la fuerza elástica, utilizamos una fórmula desarrollada por el científico inglés Robert Hooke (1635-1703), llamada Ley de Hooke:
F = K. X
Dónde,
F: fuerza aplicada al cuerpo elástico (N)
K: constante elástica (N / m)
X: variación que sufre el cuerpo elástico (m)
Constante elástica
Cabe recordar que la denominada “constante elástica” está determinada por la naturaleza del material utilizado y también por sus dimensiones.
Ejemplos de
1. Un resorte tiene un extremo fijado a un soporte. Al aplicar una fuerza en el otro extremo, este resorte sufre una deformación de 5 m. Determine la intensidad de la fuerza aplicada, sabiendo que la constante del resorte es 110 N / m.
Para conocer la fuerza de la fuerza ejercida sobre el resorte, debemos utilizar la fórmula de la Ley de Hooke:
F = K. X
F = 110. 5
F = 550 N
2. Determine la variación de un resorte que tiene una fuerza de acción de 30 N y su constante elástica es 300 N / m.
Para encontrar la variación que sufre el resorte, usamos la fórmula de la Ley de Hooke:
F = K. X
30 = 300. X
x = 30/300
x = 0,1 m
Energía potencial elástica
La energía asociada con la fuerza elástica se llama energía potencial elástica. Está relacionado con el trabaja realizado por la fuerza elástica del cuerpo que va desde la posición inicial hasta la posición deformada.
La fórmula para calcular la energía potencial elástica se expresa de la siguiente manera:
EPy = Kx2/2
Dónde,
EPy: energía potencial elástica
K: constante elástica
X: medida de la deformación elástica del cuerpo
¿Quiere saber más? Lea también:
- Fuerza
- Energía potencial
- Energía potencial elástica
- Fórmulas de física
Ejercicios de examen de ingreso con comentarios
1. (CFU) Una partícula, con masa m, que se mueve en un plano horizontal, sin fricción, se une a un sistema de resorte de cuatro formas diferentes, como se muestra a continuación.
En cuanto a las frecuencias de oscilación de las partículas, marque la alternativa correcta.
a) Las frecuencias en los casos II y IV son las mismas.
b) Las frecuencias en los casos III y IV son las mismas.
c) La frecuencia más alta ocurre en el caso II.
d) La frecuencia más alta ocurre en el caso I.
e) La frecuencia más baja ocurre en el caso IV.
Alternativa b) Las frecuencias en los casos III y IV son las mismas.
2. (UFPE) Considere el sistema resorte-masa de la figura, donde m = 0.2 Kg yk = 8.0 N / m. El bloque se deja caer desde una distancia igual a 0,3 m desde su posición de equilibrio, volviendo a él con una velocidad exactamente cero, por lo tanto, sin ir más allá de la posición de equilibrio ni una sola vez. En estas condiciones, el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la superficie horizontal es:
a) 1.0
b) 0,6
c) 0,5
d) 0,707
e) 0,2
Alternativa b) 0.6
3. (UFPE) Un objeto con masa M = 0.5 kg, apoyado sobre una superficie horizontal sin fricción, está sujeto a un resorte cuya constante de fuerza elástica es K = 50 N / m. Se tira del objeto durante 10 cm y luego se suelta, comenzando a oscilar en relación con la posición de equilibrio. ¿Cuál es la velocidad máxima del objeto, en m / s?
a) 0,5
b) 1.0
c) 2.0
d) 5,0
e) 7.0
Alternativa b) 1.0
