La legge di Hooke è una legge della fisica che determina la deformazione subita da un corpo elastico attraverso una forza.
La teoria afferma che l'allungamento di un oggetto elastico è direttamente proporzionale alla forza applicata ad esso.
Ad esempio, possiamo pensare a una molla. Quando lo allunga, esercita una forza contraria al movimento eseguito. Quindi, maggiore è la forza applicata, maggiore sarà la sua deformazione.
Quando invece la molla non ha una forza che agisce su di essa, si dice che è in equilibrio.
Lo sapevate?
La legge di Hooke prende il nome dallo scienziato inglese Robert Hooke (1635-1703).
Formula
La formula della legge di Hooke è espressa come segue:
F = k. Là
da dove,
F: forza applicata al corpo elastico
K: costante elastica o costante di proporzionalità
Là: variabile indipendente, ovvero la deformazione subita
Secondo il Sistema Internazionale (SI), la forza (F) si misura in Newton (N), la costante elastica (K) in Newton per metro (N/m) e la variabile (Δl) in metri (m).
Nota: La variazione della deformazione subita
Δl = L - L0, può essere indicato da X. Nota che L è la lunghezza finale della molla e L0, la lunghezza iniziale.L'esperimento della legge di Hooke
Per confermare la legge di Hooke possiamo eseguire un piccolo esperimento con una molla attaccata a un supporto.
Quando lo tiri, possiamo vedere che la forza che applichiamo per allungarlo è direttamente proporzionale alla forza che esercita, ma nella direzione opposta.
In altre parole, la deformazione della molla aumenta in proporzione alla forza ad essa applicata.
Grafico
Per comprendere meglio l'esperimento della legge di Hooke viene creata una tabella. Notare che l o x corrisponde alla deformazione della molla, e Fo P corrisponde alla forza che i pesi esercitano sulla molla.
Quindi, se P = 50N e x = 5 m, abbiamo:
| F (N) | 50 | 100 | 150 |
|---|---|---|---|
| x (m) | 5 | 10 | 15 |
Dopo aver annotato i valori, tracciamo F rispetto a x.
Esercizi per l'esame di ammissione con feedback
1. (UFSM) Durante gli esercizi di forza eseguiti da un corridore, viene utilizzato un elastico attaccato all'addome. Nelle partenze, l'atleta ottiene i seguenti risultati:
| Settimana | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| x (cm) | 20 | 24 | 26 | 27 | 28 |
La forza massima raggiunta dall'atleta, sapendo che la costante elastica della cinghia è 300 N/m e che obbedisce alla legge di Hooke, è, in N:
a) 23520
b) 17600
c) 1760
d) 840
e) 84
Alternativa e
2. (UFU-MG) Il tiro con l'arco è uno sport olimpico sin dalla seconda Olimpiade di Parigi, nel 1900. L'arco è un dispositivo che converte l'energia potenziale elastica, immagazzinata quando la corda dell'arco viene tesa, in energia cinetica, che viene trasferita alla freccia.
In un esperimento, misuriamo la forza F necessaria per tendere l'arco ad una certa distanza x, ottenendo i seguenti valori:
| F (N) | 160 | 320 | 480 |
|---|---|---|---|
| x (cm) | 10 | 20 | 30 |
Il valore e le unità della costante elastica, k, dell'arco sono:
a) 16 m/N
b) 1,6 kN/m
c) 35 N/m
d) 5/8 x 10-2 m/N
Alternativa b
3. (UFRJ-RJ) Il sistema rappresentato in figura (carrelli della stessa massa collegati a molle identiche) è inizialmente fermo e può muoversi con attrito trascurabile su rotaie orizzontali:
Una forza costante viene applicata all'estremità libera della molla 3, parallela alle rotaie e orientata verso destra. Dopo che le oscillazioni iniziali sono state smorzate, l'assieme si sposta in un blocco a destra. In questa situazione, dove l1, l2 e l3 sono le rispettive lunghezze delle molle 1, 2 e 3, segnare l'alternativa corretta:
a) l1 > l2 > l3
b) l1 = l2 = l3
c) l1 d) l1 = l2 e) l1 = l2 > l3
Alternativa c
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