Constante de resorte frente a factor de rigidez
La constante del resorte y el factor de rigidez son dos cantidades muy importantes cuando se estudia el campo de la elasticidad. Estas cantidades juegan un papel vital en casi todos los cálculos en este campo. En este artículo, vamos a discutir qué son la constante de resorte y el factor de rigidez, sus definiciones, las aplicaciones del factor de rigidez y la constante de resorte, las similitudes y, finalmente, la diferencia entre el factor de rigidez y la constante de resorte.
Resorte constante
La elasticidad es una propiedad muy útil de la materia. Es la capacidad de los materiales para volver a su forma original después de que se eliminan las fuerzas externas. Se observa que la fuerza requerida para mantener estirado un resorte elástico es proporcional a la longitud estirada del resorte. La constante de proporcionalidad se conoce como constante de resorte y se denota con k. Esto nos da la ecuación F=-kx. El signo menos representa la dirección inversa de x a la fuerza. La constante del resorte se define como la fuerza requerida para estirar el resorte por unidad de longitud. Las unidades de la constante del resorte son Newton por metro. La constante de resorte es una propiedad del objeto. La energía potencial elástica del sistema es la cantidad de trabajo que se requiere para estirar el objeto elástico en una longitud dada x. Como la fuerza aplicada F(x)=kx, el trabajo realizado es igual a la integración de F(x) de cero ax, con respecto a dx; eso es igual a kx2/2. Por lo tanto, la energía potencial es kx2/2. Debe notarse que la energía potencial de cualquier objeto unido al extremo de la barra no depende de la masa del objeto sino solo de la constante del resorte y la longitud estirada.
Factor de rigidez (módulo de Young)
El módulo de Young es una propiedad muy importante de la materia y se utiliza para caracterizar la rigidez del material. El módulo de Young es la relación entre la presión sobre el objeto (esfuerzo) y la deformación del objeto. Dado que la deformación es adimensional, las unidades del módulo de Young son iguales a las unidades de presión, que es Newton por metro cuadrado. Para algunos materiales, el módulo de Young es constante en algún rango de tensión. Estos materiales obedecen la ley de Hooke y se dice que son materiales lineales. Los materiales que no tienen un módulo de Young constante se conocen como materiales no lineales. Debe entenderse claramente que el módulo de Young es una propiedad del material, no del objeto. Diferentes objetos hechos con el mismo material tendrán el mismo módulo de Young. El módulo de Young lleva el nombre del físico Thomas Young. El módulo de Young también se puede definir como la presión requerida para tener una deformación unitaria sobre el material. Aunque las unidades del módulo de Young son Pascal, no se usa mucho. Las unidades grandes como Mega Pascal o Gigapascal son las unidades útiles.
¿Cuál es la diferencia entre la constante de resorte y el factor de rigidez?
• La constante elástica es una propiedad del objeto. El factor de rigidez es una propiedad del material.
• El mismo objeto fabricado con diferentes materiales tendrá diferentes constantes elásticas.
