Alguns
objetos, depois de sofrer pequenas deformações temporárias, têm a
propriedade de voltar à sua forma original: é a elasticidade. Por
exemplo, a força elástica está envolvida quando se aperta uma bolinha
de borracha entre as mãos e a solta em seguida, quando se coloca um
elástico apropriado para prender o cabelo, quando se utilizam diversos
aparelhos de ginástica munidos de molas etc.. Em alguns casos, como
nesses exemplos, as forças elásticas agem sobre os materiais de modo
bem visível e, em outros, agem de forma imperceptível pela rapidez
da ocorrência. Uma bola de futebol, ao ser chutada ou cabeceada, ou
então uma bola de tênis, ao ser rebatida com uma raquete, sofrem deformações
temporárias visíveis quando se analisa o movimento através de fotografias
estroboscópicas. A luz do flash nesse tipo de fotografia "pisca" com
uma freqüência tal que o objeto é iluminado em intervalos constantes
e determinados de tempo. Numa única fotografia, o objeto iluminado
intermitentemente e em movimento aparece em posições e formas diferentes.
Um filme de um evento analisado quadro a quadro também pode mostrar
a seqüência das posições e formas dos objetos durante a colisão.
Fios de diferentes materiais também apresentam elasticidade. Por exemplo,
uma linha usada em costura ou para empinar pipas mostra claramente
essa propriedade. Dependendo da tensão aplicada ao fio, ele se estica
e, quando a tensão é retirada, o fio volta ao tamanho inicial. O mesmo
comportamento é observado com uma mola.
Lei de Hooke: Existe uma linearidade entre a tensão aplicada e a distensão
do fio ou da mola, até que se atinja a tensão de ruptura no limite
elástico. O fato de que o aumento de comprimento é proporcional à
força aplicada foi descoberto em 1650 por Robert Hooke.
Até em fios e cabos utilizados numa ponte pênsil existe a elasticidade,
que é devidamente considerada pelos engenheiros ao projetá-la.
A elasticidade dos fios e cabos de aço dependem do seu diâmetro e
do tratamento de têmpera e de tratamentos térmicos específicos. Em
fios de linha e cordas, a elasticidade depende da composição e do
diâmetro.
A lei de Hooke é expressa pela relação:
F
= -kx
onde
x representa a distensão, k, o coeficiente de restituição e o sinal
negativo indica que o sentido da força é tal que se opõe à distensão.
A força elástica tem a direção do deslocamento.
Contrário
ao do deslocamento. Se puxarmos a mola para a direita, o sentido
da força exercida pela mola será para a esquerda. Tipicamente,
o comportamento dos materiais em termos de resposta à deformação
pode ser caracterizado pelo gráfico abaixo |
|
A força tem um módulo tal que é proporcional à distensão. Quanto maior
for a deformação da mola (o seu deslocamento) tanto maior será a força.
No caso de molas, pode haver compressão e distensão. Convenciona-se
atribuir uma deformação negativa para a compressão e positiva para
a distensão da mola. A figura abaixo mostra as direções e sentidos
das forças de restituição que agem sobre a mola.
|
mola comprimida |
|
mola
em repouso |
|
mola
distendida |
|
mola
comprimida |
|
mola
em equilíbrio |
F = 0 |
mola
esticada |
|
|
Marques
e Ueta