En la naturaleza se pueden encontrar diferentes tipos de materiales con diferentes propiedades. Aquí vamos a cubrir las propiedades elásticas de los materiales, cuya tendencia es volver a su estado inicial (equilibrio) cuando se deforma. Ejemplos de objetos con tales propiedades son: resortes, bandas de caucho, caña de pescar, y muchos otros.

Fuerzas elásticas

Las fuerzas elásticas \(\vec{F}_e\) tienen las siguientes características:

Dirección
Cuando un cuerpo es deformado por una fuerza, surge una fuerza elástica en la misma dirección de esta fuerza.
Sentido
La fuerza elástica tiene siempre el sentido que tenderá a volver a su estado, la posición de equilibrio inicial.
Módulo
El módulo de la fuerza elástica depende del tipo de material y el tamaño de la deformación. Para pequeñas deformaciones (dentro del límite elástico del material en cuestión) puede ser aplicado a la ley de Hooke, ver más abajo.
La fuerza elástica es una fuerza restauradora, es decir, una fuerza que empuja el sistema hacia la posición de equilibrio.

Ley de Hooke

Para el materiales elásticos los cuales componen los resortes, dentro del límite elástico, es posible considerar que la intensidad de la fuerza de recuperación del resorte es proporcional a la deformación realizado en este. Matemáticamente esto es: $$ F_e = - k \Delta x, $$ donde \(k\) es la constante elástica que es diferente para diferentes materiales, y \(\Delta x = (x - x')\) es la deformación sufrida por el resorte con respecto a la posición natural del resorte, \(x`\) . La figura a continuación ilustra este fenómeno.

Observaciones:
  • La constante elástica del resorte \(k\) es una medida de su "dureza", es decir, cuanto mayor es el valor \(k\) mayor fuerza necesidad de aplicar una deformación de producir.
  • La fuerza no depende de la longitud física \(L\) de resorte, pero si depende depende de la deformación \((x` - x\) ) del extremo libre del resorte.
  • A veces es posible considerar los resortes ideales, es decir, se puede prescindir de la masa de los resortes en comparación a la masa de los objetos unidos a ellos, y siempre volverá a su estado inicial sin deformación permanente.