Lei de Hooke: força, energia elástica e molas em série e em paralelo
Informe a constante da mola e a deformação para ver a força, a energia elástica e a constante equivalente de duas molas em série e em paralelo.
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Força e energia de uma mola
F = k · x; E = k · x² ÷ 2
Com k = 200 N/m e deformação de 0,05 m, a mola exerce 10 N e guarda 0,25 J de energia elástica. A força é proporcional à deformação, e a energia, ao quadrado dela.
Duas molas juntas
em paralelo: k = k1 + k2; em série: 1 ÷ k = 1 ÷ k1 + 1 ÷ k2
Para 200 N/m e 300 N/m, a associação em paralelo fica com 500 N/m e a em série com 120 N/m. Duas molas iguais de 100 N/m dão 200 N/m em paralelo e 50 N/m em série, a metade.
Limites do modelo
- A lei vale dentro do limite elástico: se a mola passa dele, a força deixa de ser proporcional à deformação.
- A massa da mola e o atrito não entram. A deformação é o alongamento ou a compressão a partir do comprimento natural, em metros.
- A primeira mola dos campos de associação é a mesma do cálculo de força e energia.
Perguntas frequentes
Como usar a lei de Hooke para calcular a força da mola?
Multiplique a constante da mola pela deformação em metros: F = k · x. Com k = 200 N/m e x = 0,05 m, a força é 10 N.
Como calcular a energia elástica da mola?
É k · x² ÷ 2. Com k = 200 N/m e x = 0,05 m, a energia é 0,25 J.
Como calcular a constante de molas em série e em paralelo?
Em paralelo, soma-se: k1 + k2. Em série, o inverso da soma dos inversos: k1 · k2 ÷ (k1 + k2). Duas molas iguais em série dão a metade da constante.