Ley de Hooke — Educación física, 14–17 años
Cómo cambia el alargamiento de un muelle con la fuerza que lo estira, mientras el muelle siga siendo elástico.
La idea
En muchos muelles, duplicar la fuerza duplica el alargamiento, siempre que el muelle no se estire demasiado. Esta relación lineal se escribe F = kx: F es la fuerza, x el alargamiento y k indica la rigidez del muelle. Un valor mayor de k significa que hace falta más fuerza para lograr el mismo alargamiento.
Por qué hace falta
Un muelle no es simplemente “duro” o “blando”; su respuesta se puede medir y predecir. La ley de Hooke surgió de la necesidad de diseñar relojes, balanzas y máquinas que volvieran a una posición conocida. Convierte un tirón en un alargamiento medible y permite calcular fuerzas sin observarlas directamente.
Un ejemplo resuelto
Un muelle tiene k = 50 N/m y se estira 0,08 m. Usamos F = kx, así que F = 50 × 0,08 = 4 N. Si se tira del muelle con 6 N, su alargamiento previsto es x = F/k = 6 ÷ 50 = 0,12 m, siempre que siga dentro de su zona elástica.
El error habitual
El error habitual es aplicar la ley de Hooke a cualquier estiramiento, incluso después de que el muelle haya superado su límite elástico. Parece razonable porque el muelle sigue alargándose cuando aumenta la fuerza. Sin embargo, después del límite la gráfica deja de ser una línea recta y el muelle puede no recuperar su longitud original.
Fuera de la escuela
Los dinamómetros usan un muelle conocido para transformar el peso en un movimiento que se puede leer en una escala. La suspensión de los vehículos usa muelles para absorber los baches, aunque también incluye amortiguación. La misma relación entre fuerza y alargamiento aparece en algunos sensores que detectan peso, movimiento o vibraciones.
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