Cómo calcular una constante de resorte usando la ley de hooke

Video: ley de Hooke 04 fuerzas elásticas ejercicio resuelto

Cualquier físico sabe que si un objeto se aplica una fuerza a un resorte, a continuación, el resorte aplica una fuerza igual y opuesta al objeto. Ley de Hooke da la fuerza de un resorte ejerce sobre un objeto unido a la misma con la siguiente ecuación:

F = -kx

El signo menos indica que esta fuerza es en la dirección opuesta de la fuerza que está estirando o comprimiendo el resorte. Las variables de la ecuación son: F que representa la fuerza, k que se llama la constante de elasticidad y las medidas de dura y fuerte es la primavera, y x es la distancia que el resorte se estira o se comprime lejos de su equilibrio o posición de reposo.

La fuerza ejercida por un resorte se llama una fuerza restauradora- siempre actúa para restaurar el muelle hacia el equilibrio. En la ley de Hooke, el signo negativo en la fuerza de la primavera significa que la fuerza ejercida por el resorte se opone a un desplazamiento de la primavera.

Entendiendo los resortes y su dirección de la fuerza

La figura anterior muestra una pelota unida a un resorte. Se puede ver que si la primavera no se estira o se comprime, ejerce ninguna fuerza sobre la pelota. Si presiona la primavera, sin embargo, que empuja hacia atrás, y si se tira de la primavera, tira hacia atrás.

La ley de Hooke es válida siempre y cuando el material elástico que está tratando con estancias elásticas - es decir, se mantiene dentro de su Límite elástico. Si se tira de un muelle demasiado, pierde su capacidad elástica. Mientras un resorte se mantiene dentro de su límite elástico, se puede decir que F = -kx. Cuando un resorte se mantiene dentro de su límite elástico y obedece la ley de Hooke, la primavera se llama primavera ideal.

¿Cómo encontrar la constante de elasticidad (problema de ejemplo)

Supongamos que un grupo de diseñadores de automóviles llama a su puerta y le pregunta si puede ayudar a diseñar un sistema de suspensión. “Claro”, se dice. Se le informará de que el coche tendrá una masa de 1.000 kilogramos y tiene cuatro amortiguadores, cada una de 0,5 metros de largo, a trabajar. ¿Qué tan fuerte no los muelles tienen que ser? Suponiendo estos amortiguadores utilizan muelles, cada uno tiene que soportar una masa de al menos 250 kilogramos, que pesa la siguiente:

Video: Experiencia con resortes: Ley de Hooke

F = mg = (250 kg) (9,8 m / s²) = 2450 N

dónde F es igual a la fuerza, metro es igual a la masa del objeto, y gramo es igual a la aceleración de la gravedad, 9,8 metros por segundo². El muelle en el amortiguador será, como mínimo, tienen que darle 2.450 newtons de fuerza a la compresión máxima de 0,5 metros. Lo que quiere decir esto la constante del resorte debe ser? Con el fin de averiguar la forma de calcular la constante de elasticidad, hay que recordar lo que dice la ley de Hooke:

F = -kx

Ahora, tenemos que volver a trabajar la ecuación de manera que estamos calculando para la métrica falta que es la constante del resorte, o k. Considerando solamente las magnitudes y, por tanto, omitiendo el signo negativo, se obtiene

Tiempo para enchufar los números:

Los resortes utilizados en los amortiguadores deben tener constantes de resorte de al menos 4.900 newtons por metro. Los diseñadores de coches salen corriendo, éxtasis, pero que llaman después de ellos, “No se olvide, es necesario al menos el doble que si realmente quiere que su coche para ser capaz de manejar los baches.”