La dinamica fa parte sia del programma di fisica delle scuole superiori, sia del programma del test di medicina, veterinaria, professioni sanitarie.
Tra gli argomenti della dinamica, c’è la forza elastica, a cui è dedicato questo articolo. Usalo per studiare o ripassare la teoria. Leggi la definizione di forza elastica, la legge di Hooke e le formule sulla forza elastica.
Ma per esserti ancora più d’aiuto e supporto, il nostro tutor di fisica ha realizzato una videolezione sulla forza elastica in cui svolge anche un esercizio, una tipologia di problema che capita di frequente nei compiti in classe e nei test di ammissione.
Forza elastica definizione
Che cos’è la forza elastica?
La forza elastica è la forza con cui reagiscono i corpi quando questi vengono deformati da delle forze esterne.
Infatti, i corpi elastici si deformano se sottoposti a una sollecitazione esterna rispetto alla situazione di riposo in cui si trovano in un dato sistema. La forza elastica interviene per riportare quel sistema allo stato iniziale di equilibrio.
Per spiegare la forza elastica si utilizza la molla, che può venire compressa oppure dilatata. Immagina di avere una molla con lunghezza Siniziale e di allungarla, fino a quando raggiunge una lunghezza Sfinale.
La differenza tra Sfinale e Siniziale è detta elongazione, cioè la variazione Δs, anche indicata con la lettera x.
Invece, se la molla piuttosto che essere allungata viene compressa, la lunghezza Sfinale è minore della Siniziale. L’elongazione si verifica ugualmente, ma in questo caso è negativa.
La forza elastica è quella forza che interviene per contrastare l’elongazione e riportare la molla allo stato di riposo iniziale. Quindi è una forza conservativa.
La legge di Hooke e forza elastica
Come si calcola la forza elastica? La legge di Hooke è quella formula attraverso cui è possibile calcolare la forza elastica.
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.
Quindi, la formula della forza elastica in base alla legge di Hooke è:
F = -KΔs
dove K è la costante elastica e Δs è la variazione di lunghezza o elongazione, che si misura in metri.
Come calcolare la costante elastica? Da questa formula possiamo ricavare la formula inversa della forza elastica:
K = F/Δs
L’unità di misura della costante elastica sarà N/m, Newton al metro. Valori elevati di K indicano che la molla è molto rigida. Più K diminuisce più è facile allungare o comprimere la molla.
Da cosa dipende la forza elastica
Dallo studio della legge di Hooke si possono ricavare le proprietà della forza elastica:
- la legge di Hooke è una equazione vettoriale perché sia F che Δs sono grandezze vettoriali;
- la forza elastica è una forza di richiamo perché si oppone all’elongazione;
- la forza elastica è direttamente proporzionale all’elongazione. Infatti, la forza elastica non è costante, ma maggiore è l’elongazione maggiore è la forza. Se l’elongazione raddoppia, raddoppia anche la forza;
- il segno della forza elastica ci fa capire se la molla si sta allungando o comprimendo. Infatti, se si allunga e l’elongazione è positiva, la forza agisce nel verso contrario per riaccorciarla Se si accorcia e l’elongazione è negativa, la forza interviene per riallungarla.
D’altronde, se hai studiato le leggi della dinamica, saprai che le forze agiscono in coppia. Non ricordi le tre leggi? Vai a Leggi della dinamica: definizioni e formule.
Guarda la videolezione del nostro tutor di fisica con l’esercizio sulla forza elastica spiegato in tutti i passaggi.
Immagine nel testo di Alessandro Papa, tutor Wau!
Immagine in evidenza di Vijesh Panchal da Pixabay
