Força Elástica

Rosimar Gouveia

A força elástica (Fel) é a força exercida sobre um corpo que possui elasticidade, por exemplo, uma mola, borracha ou elástico.

Essa força determina, portanto, a deformação desse corpo quando ele se estica ou se comprime. Isso dependerá da direção da força aplicada.

Como exemplo, vamos pensar numa mola presa num suporte. Se não houver uma força atuante sobre ela, dizemos que ela está em repouso. Por sua vez, quando esticamos essa mola, ela criará uma força em sentido contrário.

Note que a deformação sofrida pela mola é diretamente proporcional à intensidade da força aplicada. Sendo assim, quanto maior for a força aplicada (P), maior será a deformação da mola (x), como vemos na imagem abaixo:

Força Elástica

Fórmula da força elástica

Para calcular a força elástica, utilizamos uma fórmula elaborada pelo cientista inglês Robert Hooke (1635-1703), chamada de Lei de Hooke:

F = K . x

Onde,

F: força aplicada no corpo elástico (N)
K: constante elástica (N/m)
x: variação sofrida pelo corpo elástico (m)

Constante Elástica

Vale lembrar que a chamada “constante elástica” é determinada pela natureza do material utilizado, e ainda, por suas dimensões.

Exemplos

1. Uma mola apresenta uma das extremidades fixadas a um suporte. Ao aplicar uma força na outra extremidade, essa mola sofre uma deformação de 5 m. Determine a intensidade da força aplicada, sabendo que a constante elástica da mola é de 110 N/m.

Para saber a intensidade da força exercida sobre a mola, devemos utilizar a fórmula da Lei de Hooke:

F = K . x
F = 110 . 5
F = 550 N

2. Determine a variação de uma mola que possui uma força atuante de 30N e sua constante elástica é de 300N/m.

Para encontrar a variação sofrida pela mola, utilizamos a fórmula da Lei de Hooke:

F = K . x
30 = 300 . x
x = 30/300
x = 0,1 m

Energia Potencial Elástica

A energia associada a força elástica é chamada de energia potencial elástica. Ela está relacionada com o trabalho realizado pela força elástica do corpo que vai da posição inicial até a posição deformada.

A fórmula para calcular a energia potencial elástica é expressa da seguinte forma:

EPe = Kx2/2

Onde,

EPe: energia potencial elástica
K: constante elástica
x: medida da deformação do corpo elástico

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Exercícios de Vestibular com Gabarito

1. (UFC) Uma partícula, de massa m, movendo-se num plano horizontal, sem atrito, é presa a um sistema de molas de quatro maneiras distintas, mostradas abaixo.

Força Elástica

Com relação às frequências de oscilação da partícula, assinale a alternativa correta.

a) As frequências nos casos II e IV são iguais.
b) As frequências nos casos III e IV são iguais.
c) A maior frequência acontece no caso II.
d) A maior frequência acontece no caso I.
e) A menor frequência acontece no caso IV.

Alternativa b) As frequências nos casos III e IV são iguais.

2. (UFPE) Considere o sistema massa-mola da figura, onde m = 0,2 Kg e k = 8,0 N/m. O bloco é largado de uma distância igual a 0,3 m da sua posição de equilíbrio retornando a ela com velocidade exatamente zero, portanto sem ultrapassar sequer uma vez a posição de equilíbrio. Nestas condições, o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a superfície horizontal é:

Força Elástica

a) 1,0
b) 0,6
c) 0,5
d) 0,707
e) 0,2

Alternativa b) 0,6

3. (UFPE) Um objeto de massa M = 0,5 kg, apoiado sobre uma superfície horizontal sem atrito, está preso a uma mola cuja constante de força elástica é K = 50 N/m. O objeto é puxado por 10 cm e então solto, passando a oscilar em relação à posição de equilíbrio. Qual a velocidade máxima do objeto, em m / s?

Força Elástica

a) 0,5
b) 1,0
c) 2,0
d) 5,0
e) 7,0

Alternativa b) 1,0

Rosimar Gouveia
Rosimar Gouveia
Bacharelada em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF)em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.