La constante elástica – Magnitudes ESCALARES Y VECTORIALES
Dado que la fuerza es una magnitud que representamos por vectores por tener dirección y sentido, además de módulo, la llamaremos.
«Magnitudes Vectoriales«. ¿Existen otras magnitudes con estas características? Si, la velocidad es un ejemplo. Para saber la velocidad de un auto no alcanza con saber su módulo sino que es necesario determinar su dirección y su sentido. No es lo mismo que el auto se mueva por la calle de tu liceo que por una calle paralela y la diferencia es mayor si las mismas tienen diferentes «sentidos». ¿Por qué?
Pero no todas las magnitudes son vectoriales, existen otras magnitudes que se definen solo con el módulo y toda otra información (como por ejemplo dirección o sentido) las hace parecer como «absurdas». Es el caso de la masa, el tiempo, la temperatura y otras que estudiaremos en este curso. Se imagina alguien diciendo: «Tengo una temperatura de 30ºC «hacia arriba».” Estas magnitudes las denominaremos «Magnitudes Escalares«.
Consideraremos un ejemplo de una fuerza variable, la acción de un resorte que actúa sobre una partícula de masa “m”.
La partícula se mueve en la dirección horizontal, la cual llamamos dirección “x” , con el origen en x=0, la cual corresponde al punto en el cual el resorte esta relajado, o sea, no actúa ninguna fuerza deformadora.
Sobre la partícula actúa una fuerza externa “Fext” en sentido opuesto al sentido de la fuerza del resorte.
El resorte posee un material que denominamos elástico, o sea, puede ser deformado pero una vez que la fuerza deformadora cesa, recupera sus dimensiones originales.
Suponemos que a medida que la fuerza externa actúa sobre la partícula, esta es aproximadamente igual a la fuerza del resorte, por lo que la partícula esta en equilibrio en todo momento.
Sea desplazada la partícula desde su posición original x=0. Si el agente externo ejerce una fuerza sobre la partícula, el resorte ejercerá una fuerza igual y opuesta.
Esta fuerza esta dad por la ecuación : F= -K . X
K ES UNA CONSTANTE POSITIVA, LLAMADA CONSTANTE ELASTICA DEL RESORTE.
La constante K es una medida de la fuerza necesaria para producir un estiramiento determinado del resorte; los resortes más rígidos tienen los valores de K mayores.
La ley de la fuerza para los resortes se la conoce como la Ley de Hooke.
El signo de menos en la ecuación nos advierte que el sentido de la fuerza ejercida por el resorte se opone al sentido del desplazamiento de la partícula.
La fuerza ejercida por el resorte es una fuerza de restitución, o sea, tiende siempre a restablecer la posición de la partícula en x=0.
Si dividimos la magnitud de la fuerza ejercida por el resorte entre la magnitud del desplazamiento de la partícula obtenemos siempre el mismo valor. De allí el concepto de la constante elástica del resorte.
Esta ley es obedecida por los resortes siempre y cuando no sean estirados más allá del límite elástico.