🔬 Calcolatore Legge di Hooke

La legge di Hooke, dal nome del fisico inglese Robert Hooke che la pubblicò nel 1676, afferma che la forza necessaria per estendere o comprimere una molla è proporzionale alla distanza di cui viene stirata. La legge si esprime come F = k × x, dove F è la forza di richiamo (N), k la costante elastica (N/m) e x lo spostamento dall'equilibrio (m). Quando stiri un elastico, comprimi l'ammortizzatore di un'auto o pizzichi una corda di chitarra, stai vedendo la legge di Hooke in azione.

Questo calcolatore è pensato per studenti di fisica, ingegneri meccanici, designer di prodotto e chiunque lavori con molle, materiali elastici o sistemi di sospensione. Inserisci semplicemente due dei tre valori—forza, costante elastica o spostamento—e il calcolatore risolve istantaneamente il terzo.

Il calcolatore applica F = k × x in tre modalità: risolvi per F = k×x, risolvi per k = F/x oppure risolvi per x = F/k. La costante elastica k misura la rigidità: un k più alto significa una molla più rigida che richiede più forza per essere tesa.

L'energia potenziale elastica immagazzinata in una molla è U = ½kx². Per gli esempi sopra, una molla con k=50 N/m tesa di 0,10 m immagazzina U = 0,25 J di energia.

1. Inserisci due dei tre valori: Forza (F), Costante elastica (k) o Spostamento (x).
2. Lascia vuoto il terzo campo — è quello che verrà calcolato.
3. Clicca il pulsante Calcola.
4. Esamina il risultato per il valore incognito.
5. Controlla che le unità siano coerenti (N, N/m e m).

Cos'è la costante elastica k?

La costante elastica (k, in N/m) misura quanto è rigida una molla. Un k più alto significa che serve più forza per tendere la molla della stessa quantità. Una molla da laboratorio tipica potrebbe avere k = 20 N/m, mentre una molla di sospensione auto può essere k = 10.000 N/m o più.

Cos'è il limite elastico?

Il limite elastico è la massima deformazione oltre la quale una molla non torna alla sua lunghezza originale. La legge di Hooke è valida solo fino a questo limite. Stirando oltre, si ottiene una deformazione permanente.

La legge di Hooke vale anche per la compressione?

Sì. La legge di Hooke si applica sia all'estensione che alla compressione. Quando comprimi una molla, lo spostamento x è negativo, ma il modulo della forza di richiamo è comunque F = k|x|.

Qual è il segno meno in F = -kx?

Il segno meno indica che la forza di richiamo punta sempre opposta allo spostamento. Quando tiri una molla a destra, la molla tira a sinistra. Questo calcolatore riporta i moduli della forza per comodità.

Come si collega la legge di Hooke al moto armonico semplice?

Una massa su una molla che obbedisce alla legge di Hooke oscilla con pulsazione angolare ω = √(k/m) e periodo T = 2π√(m/k). La forza di richiamo è ciò che guida l'oscillazione.

Posso usarlo per elastici o corde elastiche da bungie?

Solo approssimativamente. Elastici e corde da bungie sono non lineari: non obbediscono esattamente a F = kx. La loro costante elastica efficace cambia con lo spostamento, quindi la legge di Hooke dà al massimo una stima grossolana.

Usa sempre unità SI per risultati coerenti: forza in newton (N), costante elastica in N/m, spostamento in metri (m). La legge di Hooke vale solo entro il limite elastico—oltre una certa estensione, la molla si deforma permanentemente e la relazione lineare si rompe. Il segno meno in F = -kx indica che la forza di richiamo punta opposta allo spostamento; questo calcolatore riporta i moduli. Per sistemi oscillanti, la pulsazione angolare è ω = √(k/m), dove m è la massa applicata.