Calcolatore della legge di Hookes

La legge di Hooke descrive come la forza necessaria per comprimere una molla è proporzionale allo spostamento della corda dal suo equilibrio (originale o naturale) posizione. La stessa legge può essere applicata anche alla forza necessaria per allungare o estendere una molla dalla sua posizione naturale. La legge di Hooke è molto utile per gli ingegneri grazie alla sua capacità predittiva che consente agli ingegneri di sapere esattamente come si comporteranno i materiali elastici o le molle sotto carichi diversi.

Il comportamento delle molle è comunemente usato come esempio per insegnare e comprendere la Legge di Hooke, tuttavia la legge di Hooke si applica a qualsiasi materiale elastico. Un materiale elastico è un materiale che si deforma quando sottoposto ad un carico o ad una forza ma poi ritorna alla sua forma originale quando il carico viene rimosso. Esempi comuni di materiali elastici includono molle in gomma o acciaio. Questi materiali sono utili in ingegneria in quanto possono essere utilizzati per fornire flessibilità, smorzamento, assorbimento degli urti e assorbimento degli urti in una varietà di contesti.

La costante k o costante della forza della molla è una misura della forza richiesta per comprimere (o estendere) una molla per una unità di lunghezza. Ad esempio, se una molla ha una costante k pari a 100 N/m quindi comprimere (o estendere) la primavera entro 1 metro 100 sono necessari newton di forza.

La legge di Hooke è generalmente applicabile ai materiali elastici che ritornano alla loro dimensione originale dopo essere stati deformati. Materiali che non sono fondamentalmente elastici, come quelli che subiscono una deformazione plastica possono obbedire alla Legge di Hooke entro un certo intervallo di stress e deformazione.

L’equazione utilizzata nel calcolatore della legge di Hooke è:

In questa formula della Legge di Hooke è rappresentato quanto segue:

• F è la forza applicata alla molla.
• K è la rigidezza della molla (o la costante di forza della molla).
• x è lo spostamento della molla dal suo equilibrio (originale) posizione.

Come si può vedere dall'equazione e dall'esempio sopra, la Legge di Hooke è descritta da un'equazione lineare che rende questo risultato facile da prevedere fintanto che il materiale rimane entro il suo limite elastico.

Robert Hooke era uno scienziato inglese del XVII secolo che studiò i principi fondamentali delle molle e dell'elasticità. Il suo libro "Lezioni sul potere riparativo" pubblicato in 1678 descrive le proprietà fondamentali dei materiali elastici e delle molle che rimangono una parte vitale della nostra comprensione della fisica.

La legge di Hooke può essere dimostrata con un semplice esperimento che misura lo spostamento di una molla appesa verticalmente e sottoposta ad un peso noto. Misurando lo spostamento di una molla rispetto a più pesi noti e tracciando queste relazioni su un grafico, è necessario stabilire una relazione lineare e ricavare la costante della molla. Se la linea risultante è di natura lineare (forma una linea retta) quindi viene confermata la Legge di Hooke e il gradiente (o pendenza) del grafico rappresenta la costante elastica.

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