Se você esticar um elástico ou um pneu até certo ponto, ele se esticará. Depois de liberar a tensão, o elástico retornará ao seu comprimento original. Da mesma forma, quando você estica uma mola, ela se esticará. Depois de soltá-la, ela retornará ao seu comprimento original. Uma mola ou um elástico se esticará quando esticado e retornará ao seu comprimento original após a tensão ser liberada porque é elástico. Elasticidade é a capacidade de um objeto retornar à sua forma original quando a força aplicada a ele é removida.
Você já mastigou chiclete? Se você puxar o chiclete com as duas mãos, ele vai se alongar. Depois de soltar, o formato do chiclete permanece o mesmo, ou seja, o comprimento não volta ao normal. O mesmo acontece com massinha de modelar, argila, etc. Objetos como chiclete, massinha de modelar e argila são chamados de objetos plásticos. Objetos elásticos, como molas, também podem se tornar plásticos se forem puxados com muita força e ultrapassarem seu limite de elasticidade.
Se a mola for puxada para a direita, ela se esticará e aumentará de comprimento (Figura 1). Se a força de tração não for muito grande, verifica-se que o aumento no comprimento da mola é proporcional à magnitude da força de tração (F). Em outras palavras, quanto maior a força de tração, maior o aumento no comprimento da mola. A razão entre a magnitude da força de tração (F) e o aumento no comprimento da mola é um valor constante.
A relação entre a força (F) e o aumento no comprimento da mola é constante, o que é indicado pela mesma inclinação do gráfico (figura 2).
k é a constante elástica ou coeficiente de elasticidade da mola, ou ainda uma medida da flexibilidade da mola. Essa relação foi observada pela primeira vez por Robert Hooke (1635 – 1703) em 1678, sendo por isso conhecida como lei de Hooke.
Se a magnitude da força aplicada a uma mola exceder o seu limite elástico, após a remoção da força, o comprimento da mola não retornará ao seu valor original. A lei de Hooke aplica-se apenas até o limite elástico . O limite elástico de uma mola é a força máxima que pode ser aplicada a ela antes que se deforme permanentemente e seu comprimento não possa mais retornar ao valor original. Se a magnitude da força continuar a aumentar, a mola será danificada.
Exemplo de problema
1. Questões do Exame Nacional de 2018
Uma flecha é presa à corda de um arco e puxada com uma força de 20 N, de modo que a corda se estique por uma distância de 20 cm. Desprezando-se o atrito com o ar, e considerando que a massa da flecha é de 250 gramas, a velocidade da flecha ao ser disparada do arco é…
Discussão
Isso é conhecido:
Força (F) = 20 N
Aumento no comprimento ( s) = 20 cm = 0,2 m
Massa da flecha (m) = 250 gramas = 0,25 kg
Velocidade inicial (v o ) = 0 m/s
Pergunta: Qual a velocidade da flecha quando disparada do arco?
Resposta:
Trabalho (W) = variação da energia cinética ( ΔEK)
W = F s = (20)(0,2) = 4
EK = 1/2 m (vt2 - vo2) = 1/2 m (vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 1/2 (0,25)(vt2) = 0,125 vt2
W = ΔEK
F s = 1/2 m (v t 2 )
4 = 0,125 v t 2
4/0,125 = v t 2
v t 2 = 32
v t = √32
v t = √(16)(2)
v t = 4√2 m/s
