Legge di Hooke — Educazione fisica, 14–17 anni
Come cambia l’allungamento di una molla con la forza che la tira, finché la molla resta elastica.
L’idea
Per molte molle, raddoppiare la forza raddoppia l’allungamento, finché la molla non viene tirata troppo. Questa relazione lineare si scrive F = kx: F è la forza, x l’allungamento e k indica la rigidità della molla. Un valore maggiore di k richiede più forza per ottenere lo stesso allungamento.
Perché serve
Una molla non è semplicemente “dura” o “morbida”: la sua risposta può essere misurata e prevista. La legge di Hooke è nata dal bisogno di progettare orologi, bilance e macchine che tornassero in una posizione conosciuta. Trasforma una trazione in un allungamento misurabile e permette di calcolare forze senza osservarle direttamente.
Un esempio svolto
Una molla ha k = 50 N/m e viene allungata di 0,08 m. Usiamo F = kx, quindi F = 50 × 0,08 = 4 N. Se la molla viene tirata con 6 N, l’allungamento previsto è x = F/k = 6 ÷ 50 = 0,12 m, purché resti nella zona elastica.
L’errore comune
L’errore più comune è applicare la legge di Hooke a qualsiasi allungamento, anche dopo aver superato il limite elastico. Sembra ragionevole perché la molla continua ad allungarsi quando aumenta la forza. Oltre il limite, però, il grafico non è più una retta e la molla può non tornare alla lunghezza iniziale.
Fuori dalla scuola
I dinamometri usano una molla conosciuta per trasformare il peso in uno spostamento leggibile su una scala. Le sospensioni dei veicoli usano molle per assorbire le buche, ma comprendono anche uno smorzamento. La stessa relazione tra forza e allungamento compare in alcuni sensori di peso, movimento o vibrazioni.
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