Per corpi elastici intendiamo quelli che sottoposti ad una deformazione causata da una forza, al cessare della forza ritornano nelle condizioni iniziali.
Quindi, quando si applica una forza F ad una molla (classico esempio di corpo elastico) questa reagisce con una forza pari a Fe=-KΔl , dove k è detta costante elastica ed è una caratteristica di quel particolare corpo elastico, mentre Δl indica la deformazione del corpo stesso.
Fe=-KΔl è detta Legge di Hooke e sostanzialmente stabilisce che c'è proporzionalità diretta fra forza applicata e allungamento.
e ne avevamo già data una giustificazione sperimentale lo scorso anno studiando gli allungamenti di diverse molle al variare della forza applicata
Ricordiamo che l'allungamento di una molla è proporzionale alla forza ad essa applicata e che in laboratorio abbiamo ottenuto il seguente schematizzato a fianco.
Una molla rigida è rappresentata da una retta molto pendente, mentre una molla poco rigida è rappresentata da una retta poco pendente (più vicina all'orizzontale.)
Osservando il grafico, si può determinare il valore della costante elastica K della molla che è proprio F/X Ora, calcoliamo il lavoro necessario a allungare una molla di X: questo lavoro è il prodotto della forza per l'allungamento e quindi, dall’area sottostante il grafico.
Si ottiene un triangolo rettangolo.
Il lavoro della forza che allunga una molla è l’area del triangolo rettangolo: Area = base x altezza /2 = Spostamento x forza / 2 Lavoro = X * K X / 2 = 1/2 K X²
In breve:
Una molla a riposo, che non venga ne compressa ne estesa, ha energia potenziale elastica nulla. Se la stessa molla la si comprime o la si estende, essa acquista energia potenziale elastica proporzionale all'estensione o alla compressione rispetto alla lunghezza a riposo della molla.
L'energia potenziale elastica Ee immagazzinata
da una molla con costante elastica k e compressa (o estesa) di una lunghezza xrispetto alla
posizione a riposo vale Ee= 1/2 K x²
Esempio: Se una molla con costante elastica K=220N/m è compressa di X = 0,15 m , allora
l'energia potenziale elastica immagazzinata dalla molla vale
Uel= 220*0,15² = 4,95joule