Lei de Hooke — Educação física, 14–17 anos
Como o alongamento de uma mola varia com a força que a puxa, enquanto a mola se mantém elástica.
A ideia
Em muitas molas, duplicar a força duplica o alongamento, desde que a mola não seja esticada em excesso. Esta relação linear escreve-se F = kx: F é a força, x é o alongamento e k indica a rigidez da mola. Um valor maior de k significa que é necessária mais força para obter o mesmo alongamento.
Porque é necessária
Uma mola não é simplesmente “dura” ou “macia”; a sua resposta pode ser medida e prevista. A lei de Hooke surgiu da necessidade de conceber relógios, balanças e máquinas que regressassem a uma posição conhecida. Permite transformar uma força num alongamento mensurável e calcular forças sem as observar diretamente.
Um exemplo resolvido
Uma mola tem k = 50 N/m e é alongada 0,08 m. Usa-se F = kx, portanto F = 50 × 0,08 = 4 N. Se a mola for puxada com 6 N, o alongamento previsto será x = F/k = 6 ÷ 50 = 0,12 m, desde que permaneça dentro do seu limite elástico.
O erro comum
O erro habitual é aplicar a lei de Hooke a qualquer alongamento, mesmo depois de a mola ultrapassar o limite elástico. Parece razoável porque a mola continua a ficar mais comprida quando a força aumenta. Porém, depois desse limite, o gráfico deixa de ser uma linha reta e a mola pode não voltar ao comprimento inicial.
Fora da escola
Os dinamómetros usam uma mola conhecida para transformar o peso num movimento que pode ser lido numa escala. A suspensão dos veículos usa molas para absorver irregularidades, embora também inclua amortecimento. A mesma relação entre força e alongamento aparece em alguns sensores que detetam peso, movimento ou vibração.
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