FORÇA ELÁSTICA
FORÇA ELÁSTICA
Fel=k.x
Fel=força elástica
K=constante elástica
x= elongação, deformação da mola, comprimento da mola
A força elástica é aquela que surge a partir da deformação (compressão ou distensão) de uma mola, ou de algum outro corpo com propriedades elásticas. Trata-se de uma força restauradora, isto é, procura sempre compensar, desfazer, a deformação que foi imposta.
Lei de Hooke
Empiricamente, constata-se que essa força exercida pela mola é diretamente proporcional ao seu deslocamento da posição de equilíbrio, estando ela comprimida ou distendida. Portanto:F=k⋅x
Essa equação é conhecida como Lei de Hooke, em homenagem a Robert Hooke, responsável por formulá-la.
Nela, k é a constante elástica da mola, e sua unidade é N/m no Sistema Internacional. Tal constante elástica representa a “dureza” da mola.
O deslocamento, ou deformação, x, mede a distância da extremidade da mola com relação à sua posição de equilíbrio, ou seja, é a diferença entre o comprimento e o comprimento relaxado.Uma mola com k alto necessitará de mais força aplicada para obter o mesmo deslocamento, e, portanto, é considerada dura (de difícil deformação). Já uma mola com k baixo, será deformada com uma força menor, e, portanto, é considerada mole (de fácil deformação).
Atividades
1-A mola da figura tem constante elástica 20 N/m e encontra-se deformada de 20cm sob a ação do corpo A cujo peso é 5N. Nessa situação, a balança, graduada em Newtons, marca:
Temos que P=Fel+FN
Agora termine:
2-Calcule a constante k da mola representada no gráfico.
Resolução:
Analisando o gráfico acima, é possível notar que, quando se aplica uma força de 40 N sobre a mola, sua deformação é de 0,5 m. Além disso, a força elástica que a mola faz também tem módulo de 40 N, de acordo com a TERCEIRA LEI DE NEWTON, a lei de ação e reação. Vamos calcular a constante elástica dessa mola em questão com base no módulo da força elástica.
Fel=k.x
3-Uma mola de constante elástica igual a 200 N/m tem comprimento de 20 cm. Quando submetido a uma força externa, o comprimento dessa mola passa a ser de 15 cm. Determine o módulo da força elástica que é exercida pela mola, quando comprimida em 15 cm.
a) 40 N/m
b) 10 N/m
c) 30 N/m
d) 15 N/m
e) 25 N/m
resolução :
A deformação da mola é medida pela diferença entre o seu comprimento original e o seu tamanho quando sujeita a uma força externa. Nesse caso, a elongação da mola é de 5 cm(20cm-15cm) ou 0,05 m. Com base nisso, vamos fazer os cálculos:
4-Quando comprimida por uma força de 4 N, uma mola tem o seu comprimento alterado em 1,6 cm . A constante elástica dessa mola, em N/m, vale cerca de:
a) 6,4 N/m
b) 500 N/m
c) 250 N/m
d) 256 N/m
e) 12,8 N/m
Vamos fazer o cálculo de acordo com a lei de Hooke:
5-Em relação à força elástica, descrita matematicamente pela lei de Hooke, assinale a alternativa CORRETA:
a) Quanto maior for a constante elástica de uma mola, menor será a força necessária para deformá-la.
b) A força elástica é inversamente proporcional à elongação da mola.
c) A força que é exercida sobre a mola, deformando-a, é igual à força elástica gerada pela mola.
d) A força elástica tem o seu valor máximo quando a mola encontra-se em seu formato original.
e) A constante elástica da mola é uma grandeza escalar, medida em newtons por grama.
Gabarito: letra c.
obs: Quanto menor for a constante elástica de uma mola, menor será a força necessária para deformá-la.
A força elástica tem o seu valor mínimo quando a mola encontra-se em seu formato original.
A constante elástica da mola é uma grandeza escalar, medida em newtons por metro.
EXERCITANDO
1-A mola ideal da figura varia seu comprimento de 12cm para 17cm, quando penduramos em sua extremidade um corpo A (em repouso) de peso 10N. Determine:
a)Qual a constante da mola, em N/M?
Observe que x=l-lo
b)Qual o comprimento da mola, quando ela sustentar em equilíbrio um corpo B de peso 20N?
l=lo+x
2-BERNOULLI-SIMULADO 2021
A força elástica é definida a partir da lei de Hooke. Essa lei afirma que, quando se aplica uma força sobre uma mola, ela se deforma, dando origem a uma força elástica que tem a mesma direção da força externa, mas sentido oposto.
De acordo com a lei de Hooke, a força elástica apresenta módulo igual à força que é aplicada sobre a mola. Além disso, essa força é também igual ao produto entre a constante elástica da mola (k), medida em newtons por metro (N/m), e a deformação da mola (x), medida em metros.
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