Hooke's law states that the force needed to extend or compress a spring is proportional to the displacement, provided the elastic limit is not exceeded. It is written F = kx and applies to any elastic material, not just coil springs.

What happens beyond the elastic limit?

Beyond the elastic limit, the material undergoes plastic (permanent) deformation and does not return to its original shape. The spring constant becomes meaningless in this region, and the material may eventually fracture.

How do springs in series and parallel differ?

In series (end to end): 1/k_total = 1/k1 + 1/k2, giving a softer combined spring. In parallel (side by side): k_total = k1 + k2, giving a stiffer combined spring. This is opposite to how resistors combine.

What determines a spring's constant?

The spring constant depends on the wire diameter, coil diameter, number of active coils, and the shear modulus of the material. Thicker wire and smaller coil diameter increase stiffness.

How are springs used in force measurement?

Spring scales use Hooke's law directly: the displacement of a calibrated spring indicates the applied force. Precision instruments like force gauges and load cells often incorporate spring elements for accurate measurement.

Spring Constant Calculator

Calculate spring constant using Hooke's law (F = kx)

Spring Constant

Hooke's Law: F = kx

Force (N)

Displacement (m)

Formula

k = F / x

O que é a Constante de Mola?

A constante de mola (k) mede a rigidez de uma mola — quanta força é necessária para esticá-la ou comprimí-la uma determinada distância. Um valor alto de k indica uma mola rígida, enquanto um valor baixo corresponde a uma mola mais flexível.

Definida pela Lei de Hooke, a constante de mola é fundamental em engenharia mecânica, física e produtos do dia a dia, como suspensões de automóveis e canetas esferográficas. Ela determina como um sistema mola-massa oscila e como a energia potencial elástica é armazenada.

Como Usar a Calculadora

Insira a força aplicada à mola em Newtons (N).
Insira o deslocamento (extensão ou compressão) em metros.
Clique em Calcular para obter a constante k em N/m.
Use o resultado para comparar rigidezes ou projetar mecanismos.

Fórmula e Explicação

k = F / x

k = constante de mola (N/m)
F = força aplicada (N)
x = deslocamento (m)

A Lei de Hooke afirma que a força é proporcional ao deslocamento dentro do limite elástico. Ultrapassar esse limite causa deformação permanente.

Exemplos Resolvidos

Medição de uma Mola Helicoidal

Uma força de 50 N estica uma mola 0,1 m. k = 50 / 0,1 = 500 N/m. É uma mola moderadamente rígida, adequada para montagens mecânicas pequenas.

Suspensão Automotiva

A mola de um carro comprime 0,05 m sob uma carga de 2000 N. k = 2000 / 0,05 = 40.000 N/m. Molas de alta rigidez absorvem eficientemente os impactos da estrada.

Mola de Balança de Precisão

A mola de uma balança de laboratório desvia 2 mm (0,002 m) sob 0,5 N. k = 0,5 / 0,002 = 250 N/m. Valores baixos de k são ideais para instrumentos de medição sensíveis.

Perguntas Frequentes

Em que unidades a constante de mola é medida?▾

A unidade SI é Newtons por metro (N/m), também escrita como kg/s². Indica quantos Newtons de força são necessários para esticar ou comprimir a mola um metro.

A constante de mola muda com a temperatura?▾

Sim, a rigidez diminui ligeiramente em temperaturas mais altas devido a mudanças no módulo elástico do material. Para aplicações de precisão, usam-se molas classificadas por temperatura.

O que é energia potencial elástica?▾

A energia potencial elástica armazenada em uma mola é PE = ½kx². Uma mola com k = 500 N/m comprimida 0,1 m armazena ½ × 500 × 0,01 = 2,5 joules.

Como diferem molas em série e em paralelo?▾

Em série: 1/k_total = 1/k1 + 1/k2 (conjunto mais flexível). Em paralelo: k_total = k1 + k2 (conjunto mais rígido). Arranjos em paralelo são usados em aplicações de alta carga.

Qual é o limite da Lei de Hooke?▾

A Lei de Hooke só se aplica dentro do limite elástico. Além desse ponto, a mola se deforma permanentemente e a relação linear entre força e deslocamento deixa de ser válida.