Contente
Conforme discutido em "Fundamentals of Physcis", de Halliday e Resnick, a lei de Hooke afirma que a fórmula que relaciona a força que uma mola exerce, em função do deslocamento de seu comprimento de equilíbrio, é a força F = -kx. x aqui é uma medida do deslocamento da extremidade livre da mola de sua posição sem carga e sem tensão. k é uma constante de proporcionalidade chamada "rigidez" e é específica para cada mola. O sinal de menos está na frente porque a força que a mola exerce é uma força de retorno, o que significa que ela se opõe à direção do deslocamento x, em um esforço para retornar a mola à sua posição sem carga. A equação da mola normalmente vale para o deslocamento x em ambas as direções - tanto o alongamento quanto o deslocamento da compressão - embora possa haver exceções. Se você não conhece k para uma mola específica, pode calibrá-la usando um peso de massa conhecida.
Determine a posição da extremidade livre da mola, se estiver pendurada frouxamente - a outra extremidade afixada a algo sólido como uma parede.
Decida qual deslocamento x da posição de equilíbrio você deseja conhecer a força da mola, medindo-a em metros.
Multiplique x por -k para encontrar a força que a mola exerce para tentar retornar à sua posição de equilíbrio. Se x está em metros e k está em quilogramas por segundo ao quadrado, então a força F está em Newtons, a unidade SI da força.
Se você não conhece k, continue na próxima etapa para determiná-lo.
Encontre a constante de proporcionalidade da mola k suspendendo um peso da massa conhecida m, de preferência em quilogramas, a partir do final livre da mola, depois de posicioná-la na vertical. A partir do deslocamento resultante, você pode determinar k pela relação k = -mg / x, onde g é a constante de aceleração gravitacional 9.80m / s ^ 2, onde o sinal de intercalação ^ indica exponenciação.
Por exemplo, se a mola deslocar x = 5 centímetros sob uma carga de 5 kg, então k = - 5kg x 9,80 m / s ^ 2 / (-0,05 m) = 980 kg / s ^ 2. Portanto, você poderá posteriormente resolver sua força restauradora F quando o deslocamento x for, digamos, 10cm, da seguinte forma F = (-980 kg / s ^ 2) (0,10m) = -9,8 Newtons.