Introduzione
Spesso molto di fisica sembra molto complicato da capire, con tutte le definizioni da imparare e tutte le formule da capire, ma basta una guida chiara e semplice per riuscire a cogliere i concetti di base.
Nella seguente guida vedremo come calcolare la forza elastica e il moto armonico con una spiegazione semplice e veloce.
Okuma: Come si calcola la costante elastica
Un altro consiglio
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Forza elastica e movimento armonico
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Per parlare di forza elastica è imperativo avere un corpo attaccato a una molla. Si consideri il caso in cui la molla poggi su un piano orizzontale senza attrito e compia movimenti orizzontali rispetto alla posizione di equilibrio. Il corpo è sottoposto ad una forza, cioè la nostra forza elastica, che tende a riportare il corpo in posizione di equilibrio, e tale posizione è data dalla legge F = – ks > dove “F” è la forza della molla, “k” è una costante caratteristica della molla e “s” è la deflessione dalla posizione di equilibrio.
Il segno meno indica che ‘F’ e ‘s’ sono sempre opposte perché una è la forza che tende a riportare il corpo in equilibrio e ‘s’ è la forza in direzione opposta.
Questa semplice formula è chiamata Legge di Hooke dal nome dell’omonimo scienziato che l’ha formulata. Ricorda sempre che “F” e “s” sono vettori. Se siamo interessati a calcolare l’unità di misura della costante “k”, per un momento consideriamo solo i moduli dei vettori e otteniamo che k = F / s Poiché l’unità di misura della forza “F” è Newton , e quella di spostamento è metro is, l’unità di misura di “k” è: k = N / m.
Il corpo attaccato alla molla avrà sicuramente una massa “m” e secondo la secondo teorema della dinamica (F = ma, quindi massa per accelerazione) possiamo scrivere F = ma = – ks.
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Per una migliore comprensione, sostituiamo F con l’equazione “ma” e otteniamo ma = – ks. Isoliamo la “a” che è l’accelerazione e otteniamo che è a = – ks/m.
Questa equazione esprime il moto armonico, cioè un moto in cui l’accelerazione ha la stessa direzione dello spostamento, la direzione opposta, e il modulo è direttamente proporzionale allo spostamento.
Quindi, seguendo i pochi e semplici passaggi di questa guida, sapremo finalmente come calcolare la forza elastica e il moto armonico.
Suggerimenti
Alcuni link che potrebbero esserti utili:
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- Come calcolare la forza elastica di una molla
- Note di fisica: legge di Hooke
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