Mapa Mental: Fuerza Elástica
La fuerza elástica es el jalón con que un cuerpo elástico busca recuperar su forma natural después de deformarse. Piensa en una liga para el cabello: si la estiras un poquito jala suave, si la estiras mucho jala fuerte, y si la sueltas vuelve a su tamaño inicial. En esta idea aparecen tres conceptos: cuerpo elástico es el que recupera su forma, deformación es cuánto cambia su longitud respecto a su longitud natural, y fuerza elástica es el jalón para volver a su forma.
Robert Hooke descubrió que la fuerza es proporcional a la deformación con la regla F_e = k · x. Aquí F_e es la magnitud de la fuerza elástica en newton (N), x es la deformación en metros (m), y k es la constante elástica en newton por metro (N/m) que indica qué tan duro es el resorte. Un k grande es un resorte duro como el de un colchón y un k pequeño es un resorte suave como el de un lapicero. A más deformación, más fuerte jala.
La dirección es clave: la fuerza elástica siempre apunta en contra de la deformación. En estiramiento la longitud final es mayor que la natural y el resorte jala para acortarse. En compresión la longitud final es menor que la natural y el resorte empuja para alargarse. Si deformas demasiado superas el límite elástico y el resorte ya no vuelve a su forma; la ley de Hooke solo vale antes de ese límite.
En Estática estudiamos cuerpos quietos, donde todas las fuerzas se compensan. Si un bloque cuelga quieto de un resorte vertical, el peso hacia abajo W se anula con la fuerza elástica hacia arriba F_e, por eso F_e = W. Como W = m · g, se obtiene la ecuación más usada: k · x = m · g. Por ejemplo, con k = 200 N/m y x = 5 cm = 0.05 m, resulta F_e = 10 N hacia arriba y, con g = 10 m/s2, una masa de 1 kg.