Força Elástica – Lei de Hooke

Os corpos materiais, quando submetidos à ação de forças, são suscetíveis de deformações. Uma mola, por exemplo, que esteja fixa por uma de suas extremidades, poderá sofrer uma distensão ou uma compressão, conforme o sentido da força que lhe aplique na outra extremidade.

Molas e Elásticos são estruturas que têm a propriedade de deformar-se sob esforços de tração ou compressão, mas exercem forças de reação no sentido de recuperar as dimensões originais.  Por este motivo, forças exercidas pelas molas e elásticos são, também, chamadas de forças de restituição.

Se a intensidade da força for tal que, quando a força for removida a mola tome a forma original, vale a relação F = k. x, onde x representa de quanto à mola se deformou (distendeu ou comprimiu). 

O fator de proporcionalidade k, que é uma característica de cada mola, é chamado de “constante elástica da mola”.

A Lei de Hooke  permite relacionar a força elástica com a característica do material e sua deformação, (Robert Hooke, inglês, realizou os primeiros estudos sobre a dependência entre a força aplicada e a deformação).

Sendo:

F_(elástica) = força elástica    (N)

K= constante elástica da mola (depende do material)    (N/m)

x = deformação sofrida (=deslocamento)  (m)

A força produzida pela mola é diretamente proporcional ao seu deslocamento do estado inicial (equilíbrio). O equilíbrio na mola ocorre quando ela está em seu estado natural, ou seja, sem estar comprimida ou distendida. Após comprimi-la ou distendê-la, a mola sempre faz uma força contrária ao movimento, calculada pela expressão acima.

VALIDADE DA LEI DE HOOKE

A lei de Hooke só é válida para forças menores que um valor limite, que depende da elasticidade da mola.

Após este limite (ponto P da Figura), as deformações são irreversíveis, ou seja, quando a força é retirada, a mola não recupera sua forma original, ficando definitivamente deformada.

A função força (F) em função de deformação (x) é uma reta e a tangente do ângulo é a constante elástica.

A associação de molas resulta em uma mola equivalente (com uma constante elástica equivalente). A figura a seguir mostra as associações de molas lineares (que obedecem a lei de Hooke) em série e em paralelo: