Fala, pessoal, tudo certo?
Neste blog, vamos falar de uma matéria bem específica: associação de molas – seja em série ou em paralelo. Vamos ver como calcular a constante elástica equivalente de cada tipo de associação. Acompanhe e bons estudos!
Associação de molas em paralelo
Observe a figura:
Geralmente, essa é a forma que as questões representam as molas em paralelo. Quando você se deparar com um cenário desse, você deve lembrar que cada mola vai exercer uma força diferente. No entanto, por estarem associadas, elas terão sempre a mesma elongação (Δx).
Na imagem acima, quando a força F for exercida para a direita, teremos uma força elástica correspondente à mola amarela (F1) e outra à preta (F2). Como estamos em equilíbrio, a força equivalente (Feq) é igual a soma das forças das duas molas (Feq = F1 + F2).
Com isso em mente, podemos seguir adiante e “trocar” as duas molas por uma só, chamada de mola equivalente, que terá, por sua vez, uma constante elástica equivalente (keq). Dessa forma, teremos:
keq . Δx = k1 . Δx + k2 . Δx
Como a elongação Δx é a mesma em todos os termos:
keq = k1 + k2
Exemplo: se tivermos duas molas paralelas, em que a mola 1 tem constante elástica 20 N/m e a mola 2 tem constante 40 N/m, é o mesmo que dizer que estamos puxando uma mola com constante elástica de 60 N/m.
Associação de molas em série
Veja a imagem:
Novamente vamos adotar a mola amarela como mola 1 e a preta como mola 2. Repare que a mola 1 sofreu uma certa elongação (Δx1) e que a mola 2 foi esticada em uma outra distância (Δx2).
Porém, como elas estão na sequência, quando elas forem esticadas, será passada uma força de mesmo valor de uma para outra. Só que isso não significa que elas vão esticar na mesma proporção. Afinal, temos molas duras e molas moles.
Quando as molas associadas em série são puxadas com a mesma força, a mola com menor constante elástica vai esticar mais. Assim, nesses casos, embora a força seja a mesma, temos elongações (Δx) diferentes.
Vamos lembrar: Fel = k . Δx. Portanto, a mola que tiver menor constante elástica terá a maior elongação.
Na associação de molas em série também pode-se substituí-las por uma nova mola com constante elástica equivalente (keq). Nesse caso, a elongação da mola equivalente, será igual à soma de quanto as outras molas esticaram:
Δxeq = Δx1 + Δx2
Agora, vamos utilizar a fórmula Fel = k . Δx para fazer algumas substituições:
Com base nisso:
Lembre-se de que, nessas situações, a força é a mesma. Isso vai nos deixar com a seguinte fórmula para calcular a constante elástica equivalente de molas associadas em série:
Cancelando a força nos dois lados:
Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre associação de molas. Esse é um assunto que cai pouco, mas dominá-lo pode ser importante para diferenciar você dos outros candidatos.
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