🔬 Calculadora da Lei de Hooke

A Lei de Hooke, nomeada em homenagem ao físico inglês Robert Hooke que a publicou em 1676, estabelece que a força necessária para estender ou comprimir uma mola é proporcional à distância que ela é esticada. A lei é expressa como F = k × x, onde F é a força restauradora (N), k é a constante da mola (N/m) e x é o deslocamento a partir do equilíbrio (m). Quando você estica um elástico, comprime o amortecedor de um carro ou dedilha uma corda de violão, você está vendo a Lei de Hooke em ação.

A calculadora aplica F = k × x em três modos: resolver F = k×x, resolver k = F/x ou resolver x = F/k. A constante da mola k mede a rigidez: um k mais alto significa uma mola mais rígida que requer mais força para ser esticada.

A energia potencial elástica armazenada em uma mola é U = ½kx². Para os exemplos acima, uma mola com k=50 N/m esticada 0,10 m armazena U = 0,25 J de energia.

1. Insira quaisquer dois dos três valores: Força (F), Constante da mola (k) ou Deslocamento (x).
2. Deixe o terceiro campo em branco—esse será o valor calculado.
3. Clique no botão Calcular.
4. Revise o resultado para o valor desconhecido.
5. Verifique se as unidades são consistentes (N, N/m e m).

O que é a constante da mola k?

A constante da mola (k, em N/m) mede a rigidez de uma mola. Um k mais alto significa que mais força é necessária para esticar a mola na mesma quantidade. Uma mola de laboratório típica pode ter k = 20 N/m, enquanto uma mola de suspensão de carro pode ter k = 10.000 N/m ou mais.

O que é o limite elástico?

O limite elástico é o deslocamento máximo além do qual uma mola não retornará ao seu comprimento original. A Lei de Hooke é válida apenas até esse limite. Esticar além disso causa deformação permanente.

A Lei de Hooke funciona para compressão também?

Sim. A Lei de Hooke se aplica tanto à extensão quanto à compressão. Quando você comprime uma mola, o deslocamento x é negativo, mas a magnitude da força restauradora ainda é F = k|x|.

O que significa o sinal negativo em F = -kx?

O sinal negativo indica que a força restauradora sempre aponta na direção oposta ao deslocamento. Quando você puxa uma mola para a direita, a mola puxa de volta para a esquerda. Esta calculadora mostra magnitudes de força por conveniência.

Como a Lei de Hooke se relaciona com o movimento harmônico simples?

Uma massa em uma mola que obedece à Lei de Hooke oscila com frequência angular ω = √(k/m) e período T = 2π√(m/k). A força restauradora é o que impulsiona a oscilação.

Posso usar isso para elásticos ou cordas de bungee?

Apenas aproximadamente. Elásticos e cordas de bungee são não lineares: eles não obedecem a F = kx exatamente. Sua constante de mola efetiva muda com o deslocamento, então a Lei de Hooke fornece no máximo uma estimativa aproximada.

Use sempre unidades do SI para resultados consistentes: força em newtons (N), constante da mola em N/m, deslocamento em metros (m). A Lei de Hooke se aplica apenas dentro do limite elástico—além de um certo esticamento, a mola se deforma permanentemente e a relação linear deixa de valer. O sinal negativo em F = -kx indica que a força restauradora aponta em sentido oposto ao deslocamento; esta calculadora mostra magnitudes. Para sistemas oscilantes, a frequência angular é ω = √(k/m), onde m é a massa acoplada.