La fuerza elástica o restauradora
Enviado por Lizar Rosariio • 14 de Marzo de 2016 • Documentos de Investigación • 1.500 Palabras (6 Páginas) • 980 Visitas
Fuerza elástica
La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacena energía potencial y ejercen fuerzas.
La fuerza elástica se calcula como:
F = - k ΔX
ΔX = Desplazamiento desde la posición normal
k = Constante de elasticidad del resorte
F = Fuerza elástica
[pic 1]
La fuerza elástica o restauradora
Según el principio de acción reacción o tercera ley de Newton, en cada interacción existen dos fuerzas. Esto implica que si ejercemos una fuerza sobre un muelle, este último ejercerá también sobre nosotros otra fuerza de igual dirección y módulo aunque de sentido contrario. Dicha fuerza, recibe el nombre de fuerza elástica o restauradora.
La fuerza elástica es la fuerza que ejerce un muelle que no ha superado su límite de elasticidad y sufre una fuerza que lo deforma temporalmente.
F⃗ e=−k⋅x⃗
[pic 2]
Características de la fuerza elástica
- Su dirección sigue el eje longitudinal del muelle.
- Su sentido es contrario a la deformación que sufre el muelle.
- Su módulo se puede obtener por medio de la siguiente expresión: Fe=k⋅x.
Ley de elasticidad de Hooke
[pic 3]
La ley de Hooke: la fuerza es proporcional a la extensión
En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo[pic 4]:
[pic 5]
siendo [pic 6] el alargamiento, [pic 7] la longitud original, [pic 8]: módulo de Young, [pic 9] la sección transversal de la pieza estirada. La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite elástico.
Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke, físico británico contemporáneo de Isaac Newton, y contribuyente prolífico de laarquitectura. Esta ley comprende numerosas disciplinas, siendo utilizada en ingeniería y construcción, así como en la ciencia de los materiales. Ante el temor de que alguien se apoderara de su descubrimiento, Hooke lo publicó en forma de un famoso anagrama,ceiiinosssttuv, revelando su contenido un par de años más tarde. El anagrama significa Ut tensio sic vis ("como la extensión, así la fuerza").
Ley de Hooke para los resortes
[pic 10]
La ley de Hooke describe cuánto se alargará un resorte bajo una cierta fuerza.
La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke es mediante la ecuación del muelle o resorte, donde se relaciona la fuerza [pic 11] ejercida por el resorte con la elongación o alargamiento [pic 12] provocado por la fuerza externa aplicada al extremo del mismo:
[pic 13]
Donde [pic 14] se llama constante elástica del resorte y [pic 15] es su elongación o variación que experimenta su longitud.
La energía de deformación o energía potencial elástica [pic 16] asociada al estiramiento del resorte viene dada por la siguiente ecuación:
[pic 17]
Torque o Momento de una fuerza |
Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.
[pic 18] |
La puerta gira cuando se aplica una fuerza sobre ella; es una fuerza de torque o momento. |
Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza.
Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto.
En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza.
Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento.
Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras.
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