Como se discutió en "Fundamentals of Physcis" de Halliday y Resnick, la ley de Hooke establece que la fórmula que relaciona la fuerza que ejerce un resorte, en función de su desplazamiento desde su longitud de equilibrio, es la fuerza F = -kx. x aquí hay una medida del desplazamiento del extremo libre del muelle desde su posición descargada, sin tensión. k es una constante de proporcionalidad llamada "rigidez", y es específica para cada primavera. El signo menos está al frente porque la fuerza que ejerce el muelle es una fuerza "de retorno", lo que significa que se opone a la dirección del desplazamiento x, en un esfuerzo por regresar el muelle a su posición de descarga. La ecuación de primavera generalmente se cumple para el desplazamiento x en ambas direcciones, tanto el estiramiento como el desplazamiento de compresión, aunque puede haber excepciones. Si no conoce k para un resorte específico, puede calibrar su resorte usando un peso de masa conocida.
Determine la posición del extremo libre del resorte, si cuelga sin apretar - el otro extremo está fijado a algo sólido como una pared.
Decide qué desplazamiento x de la posición de equilibrio quieres conocer la fuerza del resorte, midiéndolo en metros.
Multiplica x por -k para encontrar la fuerza que la primavera ejerce para tratar de volver a su posición de equilibrio. Si x está en metros yk está en kilogramos por segundo cuadrado, entonces la fuerza F está en Newtons, la unidad SI es forzada.
Si no conoce k, proceda al siguiente paso para determinarlo .
Encuentre la constante de proporcionalidad k del muelle colgando un peso de la masa conocida m, preferiblemente en kilogramos, desde el extremo libre del muelle, después de colocarlo verticalmente. A partir del desplazamiento resultante, puede determinar k por la relación k = -mg /x, donde g es la constante de aceleración gravitacional 9.80 m /s ^ 2, donde la referencia ^ indica exponenciación.
Por ejemplo, si el resorte se desplaza x = 5 centímetros bajo una carga de 5 kilogramos, luego k = - 5kg x 9.80 m /s ^ 2 /(-0.05m) = 980 kg /s ^ 2. Entonces puede resolver posteriormente su fuerza de restauración F cuando el desplazamiento x es, digamos, 10 cm, como sigue F = (-980 kg /s ^ 2) (0.10m) = -9.8 Newtons.
Advertencia
La fórmula es precisa solo hasta cierto punto. Para x grande, no será preciso. El desplazamiento x en ambas direcciones no necesariamente tendrá la misma magnitud de fuerza restauradora, p. si las vueltas de la bobina del resorte están fuertemente unidas en la posición relajada y de equilibrio.
