Constante da Mola vs Fator de Rigidez
Constante de mola e fator de rigidez são duas grandezas muito importantes quando se estuda o campo da elasticidade. Essas quantidades desempenham um papel vital em quase todos os cálculos neste campo. Neste artigo, vamos discutir o que são constante elástica e fator de rigidez, suas definições, aplicações de fator de rigidez e constante elástica, semelhanças e finalmente a diferença entre o fator de rigidez e constante elástica.
Constante de Mola
Elasticidade é uma propriedade muito útil da matéria. É a capacidade dos materiais de retornar à sua forma original após a remoção das forças externas. Observa-se que a força necessária para manter uma mola elástica esticada é proporcional ao comprimento esticado da mola. A constante de proporcionalidade é conhecida como constante da mola e é denotada usando k. Isso nos dá a equação F=-kx. O sinal de menos representa o sentido inverso de x para a força. A constante da mola é definida como a força necessária para esticar a mola por unidade de comprimento. As unidades da constante da mola são Newton por metro. A constante da mola é uma propriedade do objeto. A energia potencial elástica do sistema é a quantidade de trabalho necessária para esticar o objeto elástico por um determinado comprimento x. Como a força aplicada F(x)=kx, o trabalho realizado é igual à integração de F(x) de zero a x, em relação a dx; que é igual a kx2/2. Portanto, a energia potencial é kx2/2. Deve-se notar que a energia potencial de qualquer objeto preso à extremidade da haste não depende da massa do objeto, mas apenas da constante elástica e do comprimento estirado.
Fator de rigidez (módulo de Young)
O módulo de Young é uma propriedade muito importante da matéria e é usado para caracterizar a rigidez do material. O módulo de Young é a razão entre a pressão no objeto (estresse) e a tensão do objeto. Como a deformação é adimensional, as unidades do módulo de Young são iguais às unidades de pressão, que é Newton por metro quadrado. Para alguns materiais, o módulo de Young é constante em alguma faixa de tensão. Esses materiais obedecem à lei de Hooke e são chamados de materiais lineares. Materiais que não possuem um módulo de Young constante são conhecidos como materiais não lineares. Deve ser claramente entendido que o módulo de Young é uma propriedade do material, não do objeto. Diferentes objetos feitos com o mesmo material terão o mesmo módulo de Young. O módulo de Young recebeu o nome do físico Thomas Young. O módulo de Young também pode ser definido como a pressão necessária tendo uma deformação unitária no material. Embora as unidades do módulo de Young sejam Pascal, ele não é amplamente utilizado. Unidades grandes como Mega Pascal ou Gigapascal são as unidades úteis.
Qual é a diferença entre constante de mola e fator de rigidez?
• A constante de mola é uma propriedade do objeto. O fator de rigidez é uma propriedade do material.
• O mesmo objeto feito de materiais diferentes terá diferentes constantes de mola.
