Física | Trabajo en un resorte | Ley de Hooke

Summary

En este video se analiza la fuerza y el trabajo generado por un resorte. Se explica cómo, al estirar o empujar un resorte, sentimos una fuerza en dirección opuesta al movimiento. Se presenta la ecuación que describe esta fuerza, la cual depende de la constante del resorte y la distancia estirada o comprimida. Además, se calcula el trabajo realizado por el resorte y por la persona al estirarlo o empujarlo. El video también muestra cómo obtener estas ecuaciones mediante una integral, destacando la relación entre fuerza, desplazamiento y trabajo.

Takeaways

• 😀 El resorte genera una fuerza opuesta a la dirección en la que se estira o se comprime.
• 😀 La fuerza que ejerce un resorte aumenta cuando se estira o comprime más, lo que es descrito por la ley de Hooke.
• 😀 La ecuación que describe la fuerza de un resorte es F = -k * x, donde 'k' es la constante del resorte y 'x' es el desplazamiento.
• 😀 La dirección de la fuerza siempre es contraria al desplazamiento del resorte.
• 😀 Si se empuja el resorte en lugar de jalarlo, la fuerza se dirige en la dirección opuesta, es decir, hacia la posición inicial del resorte.
• 😀 El trabajo realizado por un resorte se puede calcular usando la fórmula W = 1/2 * k * (x0^2 - x^2), donde x0 es la posición inicial y x es la posición final.
• 😀 Si consideramos la posición inicial como cero, la ecuación del trabajo se simplifica a W = 1/2 * k * x^2.
• 😀 El trabajo realizado sobre el resorte por una persona se calcula invirtiendo las posiciones inicial y final en la fórmula del trabajo.
• 😀 El trabajo realizado por el resorte es diferente al trabajo realizado por la persona que interactúa con él, ya que ambos son calculados con ecuaciones distintas.
• 😀 El trabajo hecho por el resorte y el trabajo realizado por una persona son funciones de la distancia que se estira o comprime el resorte.

Q & A

¿Qué sucede cuando estiramos un resorte desde una posición inicial hasta una final?

Cuando estiramos un resorte, sentimos una fuerza que actúa en la dirección opuesta a la que estiramos el resorte. Esta fuerza se incrementa a medida que aumentamos la distancia de estiramiento.

¿Cómo varía la fuerza que genera un resorte al estirarlo más?

La fuerza que genera el resorte aumenta a medida que lo estiramos más, ya que está directamente relacionada con el desplazamiento. Cuanto mayor es el estiramiento, mayor es la fuerza en la dirección opuesta.

¿Qué ecuación describe la relación entre la fuerza y el desplazamiento de un resorte?

La ecuación que describe esta relación es F = -k * x, donde 'F' es la fuerza, 'k' es la constante del resorte, y 'x' es el desplazamiento del resorte desde su posición de equilibrio.

¿Por qué aparece el signo negativo en la ecuación F = -k * x?

El signo negativo indica que la fuerza del resorte actúa en la dirección opuesta al desplazamiento. Si estiramos el resorte en una dirección, la fuerza lo jala hacia el punto de equilibrio.

¿Qué ocurre si empujamos el resorte en lugar de estirarlo?

Si empujamos el resorte, la misma ecuación se aplica, pero el desplazamiento final estará a la izquierda de la posición inicial, y la fuerza actuará en la dirección opuesta, hacia la derecha.

¿Cómo calculamos el trabajo realizado por el resorte cuando se estira o comprime?

El trabajo realizado por el resorte se calcula con la fórmula W = 1/2 * k * (x₀² - x²), donde 'x₀' es la posición inicial y 'x' es la posición final del resorte.

¿Cómo se calcula el trabajo que realizamos nosotros al estirar o comprimir el resorte?

El trabajo realizado por nosotros se calcula invirtiendo las posiciones inicial y final en la fórmula, lo que da como resultado W = 1/2 * k * (x² - x₀²).

¿Qué pasa si consideramos que la posición inicial es 0 en el cálculo del trabajo?

Si consideramos la posición inicial como 0, la ecuación se simplifica a W = 1/2 * k * x², donde 'x' es la distancia que estiramos o comprimimos el resorte.

¿Cómo se deriva la ecuación para el trabajo realizado por un resorte utilizando cálculo integral?

El trabajo realizado por un resorte se deriva integrando la fuerza con respecto al desplazamiento, resultando en W = -1/2 * k * (x² - x₀²). Esto se obtiene usando la ecuación F = -k * x y evaluando la integral.

¿Qué nos indica el trabajo realizado por un resorte en comparación con el trabajo que realizamos nosotros?

El trabajo realizado por un resorte refleja la energía que el resorte pierde o gana al estirarse o comprimirse, mientras que el trabajo que realizamos nosotros refleja la energía que ponemos en el sistema al estirarlo o comprimirlo.