IL leggenelgancio afferma che quando una molla è deformata da alcuni forza esterno, a forzaelastico restaurativo inizia ad essere esercitato nel stessodirezione e nel sensodi fronte alla forza esterna. Questa forza elastica, a sua volta, è variabile e dipende dall'entità della deformazione che subisce la molla.
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Legge di Hooke e forza elastica
Secondo il La legge di Hooke, quando una forza viene applicata su una molla, è in grado di deformare la molla, di conseguenza la molla produce una forza opposta alla forza esterna, chiamata forzaelastico. Questa forza diventa maggiore secondo il deformazione di primavera. vedere il formula usato per calcolare il forzaelastico:
Flui – resistenza alla trazione (N)
k - costante elastica (N/m)
x - deformazione della molla (m)
Nella formula sopra è possibile osservare la presenza di a segnalenegativo. Questo segno riguarda il senso della forza elastica, che è sempre opposta alla variazione di lunghezza subita dalla molla (x). Se questa variazione è positiva, la forza è negativo, cioè, ha sensodi fronte.
Grafico della legge di Hooke
Sulla base della formula sopra, possiamo costruire un grafico che mette in relazione la forza elastica con il modulo di deformazione della molla. Così facendo, il grafico avrà il seguente profilo:
Analizzando il grafico sopra è possibile notare che quando si applica alla molla una forza di 40 N, la sua deformazione è di 0,5 m. Inoltre, la forza della molla ha anche un modulo di 40 N, secondo Terza legge di Newton, la legge di azione e reazione. Calcoliamo il costanteelastico di questa primavera in questione in base al modulo del forzaelastico.
Il calcolo indica che costanteelastico questa primavera è di 80 N/m, ma cosa significa? Successivamente, portiamo un breve argomento dedicato alla costante elastica e al suo significato.
Costante elastica della molla
IL costanteelastico misura la rigidità della molla, cioè la forza necessaria per far soffrire la molla a deformazione. Le molle che hanno grandi costanti elastiche sono più difficili da deformare, cioè per far variare la loro lunghezza è necessario applicare una forza maggiore. La costante elastica è a grandezza scalare, e la sua unità di misura, secondo la Sistema internazionale di unità, è il N/m (newton per metro).
immagina che a primavera ha una costante elastica di 800 N/m. Questa molla dovrà essere compressa o allungata con una forza di almeno 800 N affinché la sua lunghezza cambi di 1 m. Quindi, se volessimo che questa molla variasse la sua lunghezza di 0,5 m, la forza minima richiesta sarebbe di 400 N.
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Deformazione o allungamento della molla
IL deformazione o allungamento è la misura della variazione di lunghezza della molla. In questo senso, può essere calcolato da differenza tra i lunghezzaFinale è il lunghezzainiziale di primavera. Quando la molla è nella sua dimensione originale, libera dall'azione di forze che la deformano, non c'è allungamento.
x - deformazione della molla (m)
lF – lunghezza finale molla (m)
l0 – lunghezza iniziale della molla (m)
Si noti che, nella formula sopra, se la lunghezza finale della molla (lF) è maggiore della lunghezza iniziale (l0), la deformazione sarà positivo (x > 0); in caso contrario, quando la lunghezza finale della molla è inferiore alla lunghezza iniziale, la deformazione sarà negativo (x<0).
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Esercizi risolti sulla legge di Hooke
Domanda 1) Una molla con una costante elastica pari a 200 N/m ha una lunghezza di 20 cm. Se sottoposta a una forza esterna, la lunghezza di questa molla diventa di 15 cm. Determinare l'entità della forza elastica esercitata dalla molla quando compressa di 15 cm.
a) 40 N/m
b) 10 N/m
c) 30 N/m
d) 15 N/m
e) 25 N/m
Modello: lettera b.
La deformazione della molla è misurata dalla differenza tra la sua lunghezza originale e la sua dimensione quando sottoposta a una forza esterna. In questo caso, l'allungamento della molla è di 5 cm o 0,05 m. Sulla base di questo, facciamo i calcoli:
Domanda 2) Quando viene compressa da una forza di 4 N, una molla cambia la sua lunghezza di 1,6 cm (0,016 m). La costante elastica di questa molla, in N/m, è di circa:
a) 6,4 N/m
b) 500 N/m
c) 250 N/m
d) 256 N/m
e) 12,8 N/m
Modello: lettera C.
Facciamo il calcolo secondo la legge di Hooke:
Domanda 3) Per quanto riguarda la forza elastica, descritta matematicamente dalla legge di Hooke, segnare l'alternativa CORRETTA:
a) Maggiore è la costante elastica di una molla, minore è la forza necessaria per deformarla.
b) La forza elastica è inversamente proporzionale all'allungamento della molla.
c) La forza che si esercita sulla molla, deformandola, è pari alla forza elastica generata dalla molla.
d) La forza elastica ha il suo valore massimo quando la molla è nella sua forma originale.
e) La costante della molla è una quantità scalare, misurata in newton per grammo.
Modello: lettera b.
Vediamo le alternative:
Il) falso: Quanto più piccolo è la costante elastica di una molla, minore è la forza necessaria per deformarla.
B) falso: La forza elastica è direttamente proporzionale all'allungamento della molla.
c) Vero.
d) falso: La forza elastica ha il suo valore Minimo quando la molla è nella sua forma originale.
e) falso: La costante elastica della molla è una quantità scalare, misurata in newton per metropolitana.
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
