Fuerza Elastica
Según el principio de acción reacción o tercera ley de Newton, en cada interacción existen dos fuerzas. Esto implica que si ejercemos una fuerza sobre un muelle, este último ejercerá también sobre nosotros otra fuerza de igual dirección y módulo aunque de sentido contrario. Dicha fuerza, recibe el nombre de fuerza elástica o restauradora.
La fuerza elástica es la fuerza que ejerce un muelle que no ha superado su lÃmite de elasticidad y sufre una fuerza que lo deforma temporalmente.
CaracterÃsticas de la fuerza elástica
- Su dirección sigue el eje longitudinal del muelle.
- Su sentido es contrario a la deformación que sufre el muelle.
- Su módulo se puede obtener por medio de la siguiente expresión:
Fe=k⋅x .
Ejercicio de Ejemplo
En un plano inclinado de 30º se encuentra un bloque de piedra de 100 Kg en reposo sujetado por un muelle cuya constante elástica es 2500 N/m. Suponiendo que no existe rozamiento determinar la elongación del muelle.
Datos
m=100 Kg
k=2500 N/m
α=30º
Δx = ?
Resolución
En primer lugar, vamos a estudiar las fuerzas que intervienen en el bloque situado sobre el plano inclinado
- El cuerpo tendrá su peso (P), que puede descomponerse en dos fuerzas Px y Py que coinciden con los ejes de coordenadas.
- La fuerza normal (N).
- La fuerza elástica (Fe) que ejerce el muelle sobre el bloque.
Si aplicamos el principio fundamental o segunda ley de Newton sobre las fuerzas que intervienen en el eje x:
Si utilizamos únicamente sus módulos y tenemos en cuenta el primero de los criterios de signos estudiados en el apartado de Problemas de Fuerzas: Criterios de Signos, y que ax es 0 ya que se encuentra en reposo, obtenemos que:
Aplicando la definición del módulo de la fuerza elástica y del peso:
