Calculatrice de constante de raideur (loi de Hooke)

Saisissez vos valeurs. La réponse et la solution détaillée se mettent à jour pendant la saisie.

Résultat

Constante de raideur k2500 N/m
Énergie élastique emmagasinée0,5 J
Constante de raideur k2,5 N/mm

Trouvez la constante de raideur k de trois façons : à partir d’une force et de l’allongement qu’elle provoque (loi de Hooke), à partir de plusieurs ressorts montés en série ou en parallèle, ou à partir d’une masse et de la période de son oscillation. Avec la loi de Hooke, la calculatrice donne aussi l’énergie élastique emmagasinée dans le ressort.

Corrigé pas à pas

Loi de Hooke

x = 20 mm = 0,02 m
k = F/x = 50/0,02 = 2500 N/m

Énergie élastique

E = ½·k·x² = ½·2500·0,02² = 0,5 J
= ½·F·x = 0,5 J

Formules clés

Masse sur un ressort
T = 2π·√(m/k)
Pulsation
ω = √(k/m) = 2π/T
Énergie
E = ½·k·A²

Comment calculer une constante de raideur

  1. Loi de Hooke : k = F/x, avec l’allongement x en mètres pour k en N/m.
  2. Des ressorts en parallèle se partagent la charge : k = k₁ + k₂ + ….
  3. Des ressorts en série supportent la même force : 1/k = 1/k₁ + 1/k₂ + ….
  4. À partir d’une oscillation : T = 2π√(m/k), donc k = 4π²m/T².
  5. Énergie emmagasinée : E = ½·k·x² = ½·F·x.

Questions et réponses

Pourquoi des ressorts en série donnent-ils un k plus petit ?

Chaque ressort supporte la force entière et s’allonge de sa propre quantité : l’allongement total est donc plus grand pour la même force. Deux ressorts identiques en série ont une raideur moitié moindre que celle d’un seul.

L’énergie vaut-elle F·x ou ½·F·x ?

½·F·x. La force croît de zéro à F pendant que le ressort s’étire, donc le travail effectué est l’aire sous une droite : la moitié de F fois x.

La loi de Hooke est-elle toujours valable ?

Seulement dans la limite d’élasticité. Au-delà, le ressort se déforme de façon permanente et la force n’est plus proportionnelle à l’allongement.

La gravité modifie-t-elle la période d’une masse sur un ressort ?

Non. La gravité ne fait que décaler la position d’équilibre ; la période T = 2π√(m/k) est la même pour un ressort vertical et pour un ressort horizontal.

Entraînez-vous

S’entraîner : Ressorts et pendules

Une calculatrice donne la réponse. À l’examen, il vous faut la méthode : entraînez-vous avec de nouveaux exercices, des indices et des corrigés détaillés.

</> Embed

Free for teachers and schools: paste this code into your course page, LMS or website. Students can use the calculator and its worked solution without an account.

Plus de calculatrices