Contenido
Como se discutió en los "Fundamentos de la física" de Halliday y Resnick, la ley de Hooke establece que la fórmula que relaciona la fuerza que ejerce un resorte, en función de su desplazamiento desde su longitud de equilibrio, es la fuerza F = -kx. x aquí es una medida del desplazamiento del extremo libre del resorte desde su posición sin carga y sin tensión. k es una constante de proporcionalidad llamada "rigidez" y es específica de cada resorte. El signo menos está delante porque la fuerza que ejerce el resorte es una fuerza de "retorno", lo que significa que se opone a la dirección del desplazamiento x, en un esfuerzo por devolver el resorte a su posición descargada. La ecuación de resorte generalmente se aplica al desplazamiento x en ambas direcciones, tanto el desplazamiento de estiramiento como el de compresión, aunque puede haber excepciones. Si no sabe k para un resorte específico, puede calibrar su resorte usando un peso de masa conocida.
Determine la posición del extremo libre del resorte, si cuelga flojamente; su otro extremo está fijado a algo sólido como una pared.
Decida qué desplazamiento x desde la posición de equilibrio desea conocer la fuerza del resorte, midiéndola en metros.
Multiplique x por -k para encontrar la fuerza que ejerce el resorte para tratar de regresar a su posición de equilibrio. Si x está en metros yk está en kilogramos por segundo cuadrado, entonces la fuerza F está en Newtons, la unidad SI para la fuerza.
Si no sabe k, continúe con el siguiente paso para determinarlo.
Encuentre la constante de proporcionalidad del resorte k colgando un peso de masa conocida m, preferiblemente en kilogramos, desde el extremo libre del resorte, después de colocarlo verticalmente. A partir del desplazamiento resultante, puede determinar k por la relación k = -mg / x, donde g es la constante de aceleración gravitacional 9.80m / s ^ 2, donde la intercalación ^ indica exponenciación.
Por ejemplo, si el resorte se desplaza x = 5 centímetros bajo una carga de 5 kilogramos, entonces k = - 5 kg x 9.80 m / s ^ 2 / (-0.05m) = 980 kg / s ^ 2. Entonces, luego puede resolver su fuerza de restauración F cuando el desplazamiento x es, digamos, 10 cm, de la siguiente manera F = (-980 kg / s ^ 2) (0.10m) = -9.8 Newtons.