Resistenza elastica (Flui) è la forza esercitata su un corpo che ha elasticità, ad esempio una molla, una gomma o un elastico.
Questa forza determina quindi la deformazione di questo corpo quando si allunga o si comprime. Questo dipenderà dalla direzione della forza applicata.
Ad esempio, pensiamo ad una molla attaccata ad un supporto. Se non c'è forza che agisce su di esso, diciamo che è a riposo. A sua volta, quando allunghiamo questa molla, creerà una forza nella direzione opposta.
Si noti che la deformazione subita dalla molla è direttamente proporzionale all'intensità della forza applicata. Pertanto, maggiore è la forza applicata (P), maggiore è la deformazione della molla (x), come mostrato nell'immagine seguente:
Formula di resistenza alla trazione
Per calcolare la forza elastica usiamo una formula sviluppata dallo scienziato inglese Robert Hooke (1635-1703), chiamata Legge di Hooke:
F = K X
Dove,
F: forza applicata al corpo elastico (N)
K: costante elastica (N/m)
X: variazione subita dal corpo elastico (m)
Costante elastica
Vale la pena ricordare che la cosiddetta “costante elastica” è determinata dalla natura del materiale utilizzato, nonché dalle sue dimensioni.
Esempi
1. Una molla ha un'estremità fissata a un supporto. Quando si applica una forza all'altra estremità, questa molla subisce una deformazione di 5 m. Determinare l'intensità della forza applicata, sapendo che la costante della molla è 110 N/m.
Per conoscere la forza della forza esercitata sulla molla, dobbiamo usare la formula della legge di Hooke:
F = K X
F = 110. 5
F = 550 N
2. Determinare la variazione di una molla che ha una forza agente di 30N e la sua costante elastica è 300N/m.
Per trovare la variazione subita dalla molla, usiamo la formula della legge di Hooke:
F = K X
30 = 300. X
x = 30/300
x = 0,1 m
Energia potenziale elastica
L'energia associata alla forza elastica è chiamata energia potenziale elastica. È legato al lavoro eseguita dalla forza elastica del corpo che va dalla posizione iniziale alla posizione deformata.
La formula per il calcolo dell'energia potenziale elastica è espressa come segue:
EPe = Kx2/2
Dove,
EPe: energia potenziale elastica
K: costante elastica
X: misura della deformazione elastica del corpo
Voglio sapere di più? Leggi anche:
- Forza
- Energia potenziale
- Energia potenziale elastica
- Formule di fisica
Esercizi per l'esame di ammissione con feedback
1. (CFU) Una particella, di massa m, che si muove su un piano orizzontale, senza attrito, è attaccata a un sistema di molle in quattro modi diversi, mostrati sotto.
Per quanto riguarda le frequenze di oscillazione delle particelle, spuntare l'alternativa corretta.
a) Le frequenze nei casi II e IV sono le stesse.
b) Le frequenze nei casi III e IV sono le stesse.
c) La frequenza maggiore si ha nel caso II.
d) La frequenza più alta si ha nel caso I.
e) La frequenza più bassa si ha nel caso IV.
Alternativa b) Le frequenze nei casi III e IV sono le stesse.
2. (UFPE) Si consideri il sistema molla-massa in figura, dove m = 0,2 Kg e k = 8,0 N/m. Il blocco viene fatto cadere da una distanza pari a 0,3 m dalla sua posizione di equilibrio, ritornandovi con velocità esattamente nulla, quindi senza mai superare la posizione di equilibrio. In queste condizioni, il coefficiente di attrito dinamico tra il blocco e la superficie orizzontale è:
a) 1.0
b) 0,6
c) 0,5
d) 0,707
e) 0.2
Alternativa b) 0.6
3. (UFPE) Un oggetto di massa M = 0,5 kg, appoggiato su una superficie orizzontale senza attrito, è attaccato ad una molla la cui costante di forza elastica è K = 50 N/m. L'oggetto viene tirato per 10 cm e poi rilasciato, iniziando ad oscillare rispetto alla posizione di equilibrio. Qual è la velocità massima dell'oggetto, in m/s?
a) 0,5
b) 1.0
c) 2.0
d) 5,0
e) 7.0
Alternativa b) 1.0
