La legge di Hooke recita: La forza elastica è direttamente proporzionale alla deformazione e di verso opposto alla forza esterna che ha provocato questa deformazione. dove K è la costante elastica e Δ s è la variazione di lunghezza o elongazione, che si misura in metri.
Come si verifica la legge di Hooke?
Applicando ad un corpo una forza, esso si deforma. Se il corpo ritorna alla forma iniziale quando l azione della forza cessa, le deformazioni sono dette elastiche e vale la legge di Hooke, secondo la quale la deformazione proporzionale alla forza applicata.
A cosa serve la forza elastica?
La forza elastica è una forza variabile che genera un equilibrio in un sistema fisico. Se il sistema viene perturbato rompendo l’equilibrio, la forza elastica tenderà a riportare il sistema verso l’equilibrio.
Che cos’è l’allungamento di una molla?
L ‘ allungamento è la differenza tra la lunghezza della molla sottoposta a una forza e la lunghezza iniziale. Quando il peso raddoppia, la lunghezza non diventa doppia, però il relativo allungamento raddoppia; quando il peso triplica anche l ‘ allungamento triplica e così via.
Che cosa rappresenta la costante elastica della molla?
Misura della costante elastica di una molla Scopo dell’esperienza : Scoprire se l’allungamento di una molla è proporzionale alla forza applicata e, in caso affermativo, misurarne la costante di proporzionalità. Materiali e strumenti di misura: (per ogni gruppo di studenti): Molle diverse (almeno due), dischetti di massa 10 g e 50 g con portapesi, supporto regolabile per appendere le molle, asta millimetrata con traguardo scorrevole, dinamometro (portata 3 N, sensibilità 0.1 N).
- Metodo di misura : Ogni gruppo predispone il materiale, appende ad una molla il portapesi vuoto e fissa con il traguardo il livello di riferimento rispetto a cui si misurano gli allungamenti.
- La forza che agisce sulla molla è data dal peso dei dischetti (misurato con un dinamometro tarato in newton).
Se non si avesse a diposizione un dinamometro si consideri che il peso di 100 g è quasi 1 N. Si effettua quindi una serie di misure forza-allungamento per ogni molla. I dati ottenuti sono scritti in tabelle e rappresentati graficamente in un piano cartesiano (allungamento sull’asse delle ascisse e forza sull’asse delle ordinate).
| I molla | II molla | ||
| x (cm) | F (N) | x (cm) | F (N) |
| 2,6 | 0,5 | 1,5 | 0,5 |
| 5,2 | 1,0 | 3,0 | 1,0 |
| 7,7 | 1,5 | 4,5 | 1,5 |
| 10,1 | 2,0 | 5,5 | 1,8 |
| 12,6 | 2,5 | 6,0 | 2,0 |
Per rappresentare graficamente i dati è necessario scegliere due fattori di scala opportuni, uno per gli allungamenti ed uno per le forze La sensibilità dello strumento determina l’incertezza assoluta di ogni misura. L’incertezza sull’allungamento è x = 0,1 cm, quella sulla forza è F = 0,1 N.
- Ogni punto sperimentale nel piano cartesiano è, in realtà, un rettangolino largo 0.2 cm ed alto 0.2 N.
- Appare evidente, dalla rappresentazione grafica, che, in entrambi i casi, i rettangolini sono disposti nel piano con regolarità: essi sono bene allineati.
- Si può quindi affermare che le due grandezze sono correlate in modo lineare,
Il passo successivo è disegnare due rette per interpolare nel modo migliore i punti sperimentali 
Il margine d’incertezza è piccolo e le rette si tracciano facilmente. Entrambe passano per l’origine (hanno intercetta 0). Le pendenze delle due rette possono misurarsi dirattamente dal grafico, considerando due punti su una retta (non necessariamente i punti sperimentali) e calcolando il rapporto ΔF/ Δx
Le due pendenze valgonok1 = 0,2 N/cm = 20 N/m per la I molla k2 = 3,3 N/cm = 33 N/m per la II mollaLa pendenza della retta nel piano Forza-allungamento ( costante elastica della molla ) è una nuova grandezza fisica che rappresenta la costante di proporzionalità tra forza e allungamento ed è un indice della rigidità della molla (k più elevato= molla più rigida). Le dimensioni fisiche della costante elastica k sono: = * -1 e la sua unità di misura nel Sistema internazionale è quindi il N/mIn generale, per qualsiasi molla elastica, vale la legge di Hooke F = k x
La legge (sperimentale) di Hooke afferma che c’è proporzionalità tra forza applicata ad una molla e conseguente deformazione. Essa, ha dei precisi limiti di validità : per ogni molla esiste un carico massimo al di sopra del quale essa perde la sua elasticità.
Se si supera il carico massimo, essa rimane deformata in modo permanente e può anche rompersi. In base alla legge di Hooke si costruiscono i dinamometri che non sono altro che molle tarate direttamente in newton e che misurano l’intensità di una forza attraverso la misura della deformazione. Anche le comuni bilance pesa-persone sono dinamometri in cui una molla viene compressa dall’azione di una forza.
Copyleft Ludovica Battista : Misura della costante elastica di una molla
Quando la molla è in equilibrio?
Forza elastica: la molla Si realizza una situazione di equilibrio quando si appende un peso all’estremo libero di una molla fissato a un sostegno. La forza peso verticale è rivolta in basso allunga la molla nella quale nasce una forza di reazione elastica verticale che è rivolta dal lato opposto, cioè in alto e la molla smette di allungarsi.
- La molla resta in equilibrio quando la forza elastica (Fe) e la forza peso (Fp) sono uguali o opposte.
- Ogni molla ha il suo limite di elasticità che è la forza massima sopportabile al di sopra della quale la molla si deforma in modo permanente.
- Indichiamo con delta L (Δl) l’allungamento della molla.
- Al di sotto del limite di elasticità vale la Legge di Hooke, che afferma: la forza elastica è direttamente proporzionale all’allungamento ma è rivolta in verso opposto.
Fe=-KΔl dove K è la costante di proporzionalità diretta, detta costante elastica della molla. Di conseguenza K = F/Δl L’unità di miusra di K è il newton /metro (N/m).
Quanti tipi di forza ci sono?
La forza muscolare è quella capacità motoria che permette di vincere una resistenza o di opporvisi tramite lo sviluppo di tensione da parte della muscolatura. Per trofismo, invece, riferendosi ai giovanissimi, si intende il possesso di una muscolatura tonica ben strutturata ed equilibrata tra i vari segmenti del corpo. I principali determinanti della forza muscolare sono:
Il diametro trasverso dei muscoli (2-3 kg per cm 2 di area trasversa); Il numero di fibre rapide; La capacità di reclutamento delle unità motorie ; La coordinazione muscolare, intesa come la capacità di far lavorare in sinergia i muscoli antagonisti e quelli agonisti al movimento; La lunghezza iniziale del muscolo; Il numero di unità motorie reclutate (si attivano per prime le unità motorie più piccole, vedi figura).
Si distinguono tre forme fondamentali di forza:
Forza massimale Forza resistente Forza rapida o veloce
Forza massimale: è la forza più elevata che il sistema neuromuscolare è in grado di sviluppare con una contrazione volontaria. Forza resistente (resistenza alla forza): capacità dell’organismo di opporsi alla fatica durante prestazioni di forza e/o durata. Forza rapida o veloce: è la capacità del sistema neuromuscolare di superare le resistenze con elevata rapidità di contrazione.
Come si trova la costante elastica K?
Forza elastica e geometria analitica Quando due grandezze fisiche sono tali per cui i punti associati alle loro misure giacciono su una retta passante per l’origine, diciamo che queste due grandezze fisiche sono direttamente proporzionali, Nel caso del nostro esempio, l’allungamento di una molla x e la forza applicata F sono due grandezze direttamente proporzionali: F = k · x.
Il contenuto di questa relazione matematica esistente tra la forza e l’allungamento va anche sotto il nome di legge di Hooke, La costante di proporzionalità k prende il nome di costante elastica della molla. Dividendo per l’allungamento x entrambi i membri dell’uguaglianza F = k · x otteniamo che k = F / x da cui l’unità di misura di k nel Sistema Internazionale è il newton su metro (N / m).
Da questa relazione possiamo anche derivare una caratterizzazione interessante delle grandezze direttamente proporzionali: Due grandezze sono direttamente proporzionali quando il loro rapporto risulta essere uguale a una costante. In altre parole, cambiando la forza applicata alla molla cambia l’allungamento ma siamo certi che, se dividiamo la forza per l’allungamento, otteniamo un numero fisso che dipende solo dalle caratteristiche costitutive della molla.
- Di conseguenza se raddoppiamo la forza applicata raddoppierà anche l’allungamento prodotto, se triplichiamo la forza applicata triplicherà anche l’allungamento e così via.
- Queste considerazioni sono valide fino a un certo valore massimo della forza applicata alla molla.
- Ogni molla infatti può sopportare un carico massimo,
Quando aumentiamo ulteriormente il carico verranno indotte delle deformazioni permanenti nella molla che perderà di conseguenza le sue caratteristiche elastiche. In questo regime la forza e l’allungamento non sono più direttamente proporzionali. Per ricavare l’allungamento x in funzione della forza F e della costante k dovremo dividere entrambi i membri della legge di Hooke F = k · x per k.
In questo modo x = F / k. Siccome k compare al denominatore avremo che, a parità di forza applicata, una molla caratterizzata da una costante elastica k molto alta ( molla rigida ) si allungherà di poco, una molla caratterizzata da una costante elastica k molto piccola si allungherà di molto ( molla elastica ).
Ad esempio, se fissiamo come forza applicata alla molla F = 0.5 N, avremo che a una costante elastica k = 60 N / m corrisponde un allungamento x = 0.5 / 60 m = 8 · 10 -3 m = 0.008 m. Se invece la costante elastica diventa un decimo della precedente, ossia k = 6 N / m, avremo un allungamento dieci volte maggiore: x = 0.5 / 6 m = 0.08 m.
Concludiamo questa sezione con alcune considerazioni sulla misura indiretta di k, Siccome k = F / x, per misurare k possiamo fare varie misure della forza F e dell’allungamento prodotto x. La migliore stima per la costante di elasticità della molla è il delle misure, l’errore assoluto associato è invece la delle misure.
: Forza elastica e geometria analitica
Come trovo la forza elastica di una molla?
La forza elastica è una forza a contatto esercitata dai corpi a seguito di una deformazione che li comprime o che li dilata. La legge di Hooke è una legge sperimentale che permette di calcolare la forza elastica nel caso delle molle, secondo la formula F e =-kx.
Proseguiamo con lo studio delle Dinamica e passiamo a presentare un particolare tipo di forza che caratterizza principalmente le molle, e che non a caso viene detta forza elastica, In questa lezione analizzeremo la definizione di forza elastica e tutte le principali proprietà che la contraddistinguono.
Nel frattempo ci soffermeremo sulla legge di Hooke, un’importante formula dedotta sperimentalmente che permette di calcolare il valore della forza elastica in modo semplice, e concluderemo la spiegazione con un esempio numerico.
Come trovo la forza elastica di una molla?
La forza elastica è una forza a contatto esercitata dai corpi a seguito di una deformazione che li comprime o che li dilata. La legge di Hooke è una legge sperimentale che permette di calcolare la forza elastica nel caso delle molle, secondo la formula F e =-kx.
- Proseguiamo con lo studio delle Dinamica e passiamo a presentare un particolare tipo di forza che caratterizza principalmente le molle, e che non a caso viene detta forza elastica,
- In questa lezione analizzeremo la definizione di forza elastica e tutte le principali proprietà che la contraddistinguono.
Nel frattempo ci soffermeremo sulla legge di Hooke, un’importante formula dedotta sperimentalmente che permette di calcolare il valore della forza elastica in modo semplice, e concluderemo la spiegazione con un esempio numerico.
Come si calcola la forza elastica della molla?
Come viene calcolata la forza di una molla a compressione? – Molla a compressione – FAQ La forza di una molla a compressione viene calcolata in base alla seguente formula: Semplice. No? Non esitate a contattaci, Ci sono molti fattori che influenzano il calcolo della forza. Pertanto, si consiglia di richiedere il nostro aiuto, al fine di ottenere il risultato giusto al primo tentativo. Possediamo programmi di calcolo che trovano rapidamente e correttamente il risultato esatto.
- Il fn (forza massima) per l’acciaio per molle inossidabile è di ca.0,88 x Fn rispetto al filo armonico.
- Il calcolo della forza della molla di una determinata lunghezza è: la corsa s (in mm) moltiplicata la costante della molla R (N / mm).
- Per fornirvi la corsa e il carico adeguati, vi preghiamo di Indicare quale materiale utilizzare in base al rischio di corrosione e delle dimensioni che si desiderano / o di cui si ha spazio.
È necessario, inoltre, conoscere anche la tensione e la corsa, al fine di poter calcolare lo spessore del filo da utilizzare e il numero di avvolgimenti della molla. : Come viene calcolata la forza di una molla a compressione? – Molla a compressione – FAQ