Calculadora de la ley de Hooke
Estima la fuerza de un resorte aproximadamente lineal para un desplazamiento pequeño. El signo de la fuerza depende del sentido elegido para el eje.
De los datos al resultado
- Rigidez del resorte: 200 N/m
- Extensión desde el equilibrio: 0.05 m
- Magnitud de la fuerza con convención de signos: 10 N
Este ejemplo usa los valores iniciales del formulario. Al cambiar los datos, la calculadora actualiza el resultado y el enlace para compartir conserva los valores introducidos.
Cómo funciona este cálculo
Calculadora de ley de Hooke calcula la magnitud de fuerza con convención de signos de rigidez de resorte, extensión de equilibrio. Estimar la fuerza para un pequeño desplazamiento de un resorte aproximadamente lineal. La respuesta principal utiliza N y sigue las hipótesis específicas que se explican a continuación.
Fórmula
fuerza aplicada en la dirección de extensión = rigidez del resorte × desplazamiento desde el equilibrio.
Ejemplo resuelto
Con Rigidez del resorte: 200 N/m, Extensión desde el equilibrio: 0.05 m, magnitud de la fuerza con convención de signos es 10 N.
Aportaciones y cálculo
Medir el desplazamiento desde la referencia descargada del resorte en metros. Multiplique por rigidez en newtons por metro para encontrar la fuerza externa necesaria para una extensión estática o compresión. La fórmula es fuerza aplicada en la dirección de extensión = rigidez del resorte × desplazamiento desde el equilibrio.
Ejemplo numérico trabajado
Por ejemplo, introduzca rigidez del resorte 200 N/m, extensión desde el equilibrio 0.05 m. Esas entradas producen magnitud de fuerza con convención de signo de 10 N.
Sosteniendo los otros valores de ejemplo fijos, cambiar la rigidez del resorte de 200 a 220 N/m. La salida principal es 11 N. Esta comparación aísla el efecto de esa entrada.
Cómo leer y utilizar el resultado
Un desplazamiento negativo da una fuerza negativa aplicada firmada bajo el eje elegido. La primavera de los puntos de la fuerza de restauración en la dirección opuesta y es −kx. Estimar la fuerza para un pequeño desplazamiento de un resorte aproximadamente lineal.
Contexto práctico
Una rigidez del resorte de los newtons 200 por metro y una extensión de 0.05-metro requieren una fuerza aplicada 10-newton en equilibrio estático. Doble extensión dentro del rango lineal duplica la fuerza. Si el desplazamiento es negativo porque el resorte está comprimido a lo largo del eje elegido, la fuerza aplicada firmada es negativa; la fuerza de restauración tiene el signo opuesto.
Supuestos y alcance
El resorte permanece en su rango elástico lineal y la rigidez es aproximadamente constante. Se excluyen la precarga, la fricción, la amortiguación y la aceleración dinámica. Reemplace los valores predeterminados de ejemplo con entradas medidas para su situación y contabilice por separado los factores fuera de estos campos.
Controles y errores comunes
No use centímetros como metros; 5 cm es 0.05 m. Un resorte estirado más allá de su límite elástico no necesariamente obedecerá el mismo valor k.
Preguntas frecuentes
¿Qué debo verificar antes de usar el resultado de la calculadora de ley de Hooke?
Un resorte real puede tener una precarga inicial o dejar de comportarse linealmente en un desplazamiento grande, por lo que medir varios pares de extensión de fuerza es una comprobación útil. La rigidez puede medirse experimentalmente como la pendiente de la fuerza frente al desplazamiento. Un solo par de fuerza-extensión puede dar una k aproximada sólo si la línea pasa cerca del origen descargado; un resorte precargado necesita su precarga modelada por separado.
Datos de entrada
- Rigidez del resorte (N/m)
- Extensión desde el equilibrio (m)