Enunciado

Molas em paralelo. Duas molas são consideradas em paralelo quando uma está paralela em relação à outra e elas estão ligadas pelas extremidades (Figura 6.33). Podemos considerar que essa combinação equivale a uma única mola. A constante de força da mola única equivalente é chamada de constante de força efetiva, k e f e , da combinação.

a) Demonstre que a constante de força efetiva dessa combinação é k e f e = k 1 + k 2 .

b) Generalize esse resultado para n molas em paralelo.

Passo 1

Opa, bora resolver esse problema! Aqui temos duas molas ligadas pela extremidade e em paralelo. Assim:

O enunciado diz que a gente pode considerar que essa combinação equivale a uma mola de constante k e f e .

Para a letra (a) temos que provar que:

k e f e = k 1 + k 2

Considerando a figura do problema, a força que é aplicada no sistema, diretamente no nó podemos chamar de F e ela se distribui entre as duas molas em F 1 e F 2 de modo que:

F = F 1 + F 2

Como a expressão pra força elástica é k x e o deslocamento nas duas molas é o mesmo, pois a força aplicada é no nó, então as duas se esticam ou se comprimem igualmente, podemos reescrever a expressão da soma das forças assim ó:

k x = k 1 x + k 2 x

Dividindo tudo por x :

k e f e = k 1 + k 2

Uma já foi!

Passo 2

Do mesmo modo se tivermos n molas. A soma das forças individuais em cada mola deve ser igual a força aplicada no nó:

F = F 1 + F 2 + … + F n

Como o deslocamento vai ser igual em todas, podemos reescrever essa expressão:

k e f e x = k 1 x + k 2 x + … + k n x

Dividindo dos dois lados por x :

k e f e = k 1 + k 2 + … + k n

Beleza? Vamos pra próxima questão?

Resposta

a ) k e f e = k 1 + k 2

b ) k e f e = k 1 + k 2 + … + k n

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