Fisica Algunas Leyes XD

1.2 Ley de Hooke

Cuando un resorte no está estirado o comprimido (no se aplica ninguna fuerza), se encuentra en su estado relajado. Cuando se aplica una fuerza externa sobre el resorte y este se estira o se encoge, el resorte ejerce una fuerza, llamada fuerza restauradora, que se opone a la aplicada tratando de regresar al resorte a su punto de equilibrio.

Una de las propiedades de un resorte es que se requiere aplicar el triple de fuerza para poder estirarlo o para comprimirlo, el triple de la distancia. Así, la fuerza de restauración no es constante y depende de la distancia de elongación del resorte. Esta dependencia es lineal y es en función de la distancia de estiramiento o compresión del resorte. A esta relación se le conoce como ley de Hooke:

En donde F es la fuerza de restauración del resorte, k es la constante de fuerza del resorte y tiene unidades físicas de N/m en el sistema internacional. Entre mayor sea el valor de esta constante mayor será la fuerza necesaria para estirar el resorte cierta distancia. Por último, en esta relación, x representa el desplazamiento desde la posición de equilibrio. Esta relación se cumple dentro de ciertos límites de distancia ya que la fuerza de restauración del resorte siempre es contraria a la dirección del desplazamiento desde la posición de equilibrio.

El que exista esta fuerza de restauración también implica que el resorte realiza trabajo. Si atendemos a la definición de trabajo (W) y utilizamos la relación dada por la ley de Hooke encontramos:

De acuerdo a esta ecuación, si la posición final es mayor que la posición inicial entonces esta fuerza restauradora realiza un trabajo negativo. Esto se cumple para ambos casos: el de compresión y el de estiramiento del resorte.

Uno de los principios más conocidos de la Física señala que “la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma”. Todo el que haya cursado alguna vez la asignatura lo ha oído. Y también se ha encogido de hombros ante semejante frase abstrusa, preguntándose ¿Qué significa eso?

Y es que, durante muchos años –no sabemos en la actualidad-, los geniales pedagogos que tienen en sus manos la labor formativa se han limitado a explicar la física y las matemáticas poco menos que dictando apuntes y frases lapidarias, sin mostrar para nada su aplicación práctica. En buena lógica, así es muy difícil aficionarse a tales disciplinas.

La verdad es que lo tenían muy fácil porque, con pequeños instrumentos muy baratos, pueden mostrarse de modo visual estos principios teóricos. Por ejemplo, todos hemos visto alguna vez un adorno consistente en un juego de bolitas suspendidas de dos marcos equidistantes por sendos hilos.

Este pequeño adminículo es el Péndulo de Newton y demuestra, nada más y nada menos, que el principio antes enumerado, es decir, la conservación de la energía y, de paso, de la cantidad de movimiento.

Como decíamos, se trata de cinco bolas de acero de idéntica forma y peso que se hallan en posición pendular, suspendidas de dos marcos que están a la misma distancia por sendos hilos de igual longitud e inclinación, de tal suerte que las bolas, cuando están en reposo, quedan unas alineadas y en contacto con las otras de forma simétrica.

Al poner en movimiento las bolas, comprobamos que sólo las dos de losextremos se mueven, mientras que las tres del medio permanecen quietas. Esto es lo que demuestra el principio de conservación de la energía: las tres bolas del centro almacenan la energía proporcionada por la de un extremo y la transmiten a la que se encuentra en el otro.

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