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FUERZA DE UN RESORTE O LEY DE HOOKE (FR)

Importante: 

  • Todas las fuerzas son magnitudes vectoriales; las cuales se representan por medio de un vector, que recordemos tienen tres características: (magnitud, dirección y sentido).

  • Para resolver problemas de dinámica es fundamental saber sumar vectores ( ver vectores         ); y conocer por cada fuerza: qué es, cuando aparece en un problema de fisica y como se gráfica.

FUERZA DE UN RESORTE

1. Qué es la fuerza restauradora: Es la fuerza que ejercen todos los resortes; cuando se le ata un cuerpo o una masa, y este los deforma a partir de su estado natural. Esta fuerza es también conocida como: fuerza elástica, fuerza de un resorte o ley de Hooke  en honor a su descubridor Robert Hooke.

Le llaman fuerza restauradora porque cuando se estira o comprime un resorte este se restaura a su estado natural; sino se sobrepasan los límites de deformación del material del cual esta echo el muelle o resorte.

Matemáticamente la fuerza restauradora se expresa como:

En algunos casos, la anterior ecuación se expresa con un signo negativo, para determinar que la fuerza se da; en sentido contrario a la fuerza que deforma el resorte. Esta fuerza depende de dos factores:

Constante de elasticidad (k): Esta depende del material del cual está hecho el resorte, y se define como: la rigidez o medida cualitativa de la resistencia a las deformaciones elásticas; producidas por un material que contempla la capacidad de un elemento estructural, para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones.

Elongación  (x):Es el alargamiento, distancia o longitud que se estira o comprime el resorte, a partir de su estado natural. 

fres.png

2. Cuando aparece en un problema? La fuerza restauradora se da siempre que hayan resortes en un problema. En esta sección los resortes se consideran ideales, es decir; no tienen masa y cuando se deforman no pierden sus propiedades.

Una característica fundamental de los resortes es que permiten almacenar energía mecánica, ( ver energía        ).

3. Como se gráfica? La fuerza restauradora es un vector: que se gráfica sobre o paralelamente al resorte; teniendo en cuenta que se dibuja en dirección a restaurar el resorte a su estado natural.

Convenciones para los gráficos: 

                                  fuerza restauradora

                                  fuerzas que deforma el resorte

flr.png
fla.png
resorte2.png

El gráfico  "A" muestra un resorte en su estado natural; cuando se le aplica la fuerza "F"; este se comprime una distancia o elongación "x", como se muestra en el gráfico "B", la fuerza restauradora  "FR" tiende a restaurar el resorte a su estado inicial.

RE2.png

El gráfico  "A" muestra un resorte en su estado natural; cuando se le aplica la fuerza "F"; este se estira una distancia o elongación "x", como se muestra en el gráfico "B", la fuerza restauradora  "FR" tiende a restaurar el resorte a su estado inicial.

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