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1Fórmulas e métodos
Cinemática
Velocidade
v = v0 + a·t
Deslocamento
s = v0·t + ½·a·t²
Sem o tempo
v² = v0² + 2·a·s
Unidades
1 m/s = 3,6 km/h
Método
Liste o que você sabe: v₀, v, a, t e s, com unidades.
Escolha a equação que contém suas três grandezas conhecidas e a incógnita.
Escolha um sentido positivo e dê sinal negativo às grandezas no sentido oposto.
Resolva e verifique se a resposta faz sentido físico.
Leis de Newton
Segunda lei
ΣF = m·a
Peso
W = m·g
Atrito cinético
Ff = μ·N
Em um plano inclinado
ao longo: m·g·sin θ, normal: m·g·cos θ
Método
Desenhe um diagrama de corpo livre com todas as forças sobre o corpo.
Escolha um sentido positivo ao longo do movimento.
Decomponha as forças em componentes ao longo do movimento e perpendiculares a ele (em um plano inclinado: m·g·sin θ ao longo, m·g·cos θ contra o plano).
Aplique ΣF = m·a ao longo do movimento; o atrito é μ·N contra o movimento.
Movimento de projéteis
Componentes
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Posição
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Altura máxima
H = h + vy²/(2g)
Alcance (solo plano)
R = v0²·sin 2θ/g
Método
Decomponha a velocidade de lançamento em componentes: vx = v₀·cos θ e vy = v₀·sin θ.
O movimento horizontal tem velocidade constante; o movimento vertical tem aceleração −g.
Encontre o tempo de voo a partir do movimento vertical.
Use esse tempo no movimento horizontal para encontrar o alcance.
Movimento circular
Aceleração centrípeta
a = v²/r = ω²·r
Força centrípeta
F = m·v²/r
Velocidade angular
ω = v/r = 2π/T
Curva plana, atrito
vmax = √(μ·g·r)
Trabalho e energia
Energia cinética
Ek = ½mv²
Energia potencial
Ep = mgh
Balanço de energia
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Trabalho do atrito
W = μ·N·d
Potência
P = W/t
Quantidade de movimento e colisões
Quantidade de movimento
p = m·v
Conservação
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Perfeitamente inelástica
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
Impulso
J = F·Δt = m·Δv
Método
Escolha um sentido positivo e dê a cada velocidade o seu sinal.
Escreva a quantidade de movimento total antes: Σm·v.
Em uma colisão perfeitamente inelástica os corpos se movem juntos depois; em uma colisão elástica a energia cinética também se conserva.
Iguale a quantidade de movimento antes à quantidade de movimento depois e resolva.
Rotação de corpo rígido
Momentos de inércia em relação a G
barra mL²/12, disco ½mR², anel mR², esfera maciça (2/5)mR², esfera oca (2/3)mR²
Teorema dos eixos paralelos
I = IG + m·d²
Raio de giração
I = m·k²
Barra em relação à extremidade
I = mL²/3
Equação do movimento
ΣM = I·α
Velocidade em rad/s
ω = 2π·n/60
Energia cinética
E = ½·I·ω²
Trabalho e potência
W = T·θ, P = T·ω
Rolamento sem deslizamento
v = ω·r, E = ½mv²(1 + I/(mr²)), a = g·sin θ/(1 + I/(mr²))
Quantidade de movimento angular
L = I·ω, I1ω1 = I2ω2
Impacto em torno de um pivô
m·v·d = I·ω
Método
Escolha o eixo: um pivô fixo, ou o centro de massa para corpos que rolam.
Encontre o momento de inércia em relação a esse eixo a partir dos resultados usuais, usando I = IG + m·d² para um eixo deslocado.
Escolha o método: ΣM = I·α para acelerações e forças, energia (½·I·ω² + ½·m·v² + m·g·h) para velocidades, quantidade de movimento angular para impactos e mudanças bruscas.
Relacione o movimento linear e o angular com v = ω·r e a = α·r, e converta rpm em rad/s.
Engrenagens e trens de engrenagens
Engrenagens acopladas
n1·N1 = n2·N2
Torque
T2 = T1·(N2/N1)·η
Potência
P = T·ω, ω = 2π·n/60
Trem composto
relação total = produto das relações de cada estágio
Molas e pêndulos
Massa em uma mola
T = 2π·√(m/k)
Pêndulo
T = 2π·√(L/g)
Frequência angular
ω = √(k/m) = 2π/T
Velocidade e aceleração máximas
vmax = A·ω, amax = A·ω²
Energia
E = ½·k·A²
Vibrações mecânicas
Frequência natural
ωn = √(k/m), fn = ωn/(2π)
A partir da deflexão estática
ωn = √(g/δst)
Amortecimento crítico
cc = 2√(km) = 2mωn
Fator de amortecimento
ζ = c/cc
Frequência amortecida
ωd = ωn√(1 − ζ²)
Decremento logarítmico
δ = (1/n)·ln(x0/xn), ζ = δ/√(4π² + δ²)
Molas em paralelo
k = k1 + k2
Molas em série
1/k = 1/k1 + 1/k2
2Exercícios
1.CinemáticaMédia
Um carro a 36 km/h freia com desaceleração constante de 3 m/s² até parar. Calcule a distância de frenagem s.
v₀ = 36 km/ha = −3 m/s²v = 0
s = m
2.CinemáticaDifícil
Um foguete-modelo é lançado verticalmente para cima a partir do repouso. Seu motor lhe dá uma aceleração constante para cima de 24 m/s² durante 1,5 s, depois disso o motor desliga e o foguete se move livremente. Despreze a resistência do ar e use g = 9,81 m/s². Encontre a altura máxima hmax que o foguete atinge.
a = 24 m/s²t1 = 1,5 sg = 9,81 m/s²
hmax = m
3.Leis de NewtonMédia
Massas de 9,5 kg e 6,5 kg estão penduradas dos dois lados de uma polia leve e sem atrito, ligadas por um fio leve. O sistema é solto do repouso. Use g = 9,81 m/s². Calcule a tração T no fio.
m1 = 9,5 kgm2 = 6,5 kgg = 9,81 m/s²
T = N
4.Leis de NewtonDifícil
Um bloco de 3,5 kg sobre uma mesa horizontal está ligado por um fio leve, que passa por uma polia sem atrito, a uma massa suspensa de 4 kg. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a mesa é 0,3. Use g = 9,81 m/s². Calcule a aceleração a do sistema.
m1 = 3,5 kgm2 = 4 kgμ = 0,3g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Movimento de projéteisMédia
Uma bola é lançada a 40° acima da horizontal do chão plano. Despreze a resistência do ar. Encontre a altura máxima H que a bola alcança.
v0 = 10 m/sθ = 40°g = 9,81 m/s²
H = m
6.Movimento de projéteisDifícil
Uma bola é lançada do nível do chão a 38 m/s e 45° acima da horizontal. Ela cai no telhado plano de um prédio de 17 m de altura, já descendo. Despreze a resistência do ar e use g = 9,81 m/s². Encontre a distância horizontal x do ponto de lançamento até onde ela cai.
v₀ = 38 m/sθ = 45°hroof = 17 mg = 9,81 m/s²
x = m
7.Movimento circularMédia
Um carro faz uma curva plana de raio 45 m. O coeficiente de atrito estático entre os pneus e a pista é 0,4. Use g = 9,81 m/s². Calcule a maior velocidade vmax com que o carro pode fazer a curva sem derrapar.
r = 45 mμs = 0,4g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Movimento circularDifícil
Uma bola presa a um fio de 1,3 m de comprimento gira em um círculo vertical. Use g = 9,81 m/s². Qual é a menor velocidade vmin no topo para a qual o fio ainda permanece esticado?
r = 1,3 mg = 9,81 m/s²
vmin = m/s
9.Trabalho e energiaMédia
Um bloco desliza a partir do repouso por uma rampa a 25° da horizontal. O coeficiente de atrito cinético é 0,15. Encontre sua velocidade v depois de deslizar 6 m ao longo da rampa.
θ = 25°μ = 0,15d = 6 mg = 9,81 m/s²
v = m/s
10.Trabalho e energiaDifícil
Um bloco de 5 kg parte do repouso na base de uma rampa de 15° e é puxado rampa acima por uma força constante de 25 N paralela à rampa. O coeficiente de atrito cinético é 0,1. Encontre a velocidade v do bloco depois de ele subir 6 m pela rampa.
Um carrinho de 2 kg a 9 m/s sofre uma colisão frontal perfeitamente elástica com um carrinho de 4,5 kg em repouso em um trilho sem atrito. Calcule a velocidade v′1 do primeiro carrinho após a colisão (positiva no seu sentido original).
m1 = 2 kgm2 = 4,5 kgv1 = 9 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
12.Quantidade de movimento e colisõesDifícil
Um projétil de 15 g é disparado horizontalmente contra um bloco de 2 kg pendurado por fios leves de 1 m e fica alojado nele. Os fios oscilam até um ângulo máximo de 15° com a vertical. Use g = 9,81 m/s². Encontre a velocidade v do projétil antes do impacto.
m = 15 gM = 2 kgL = 1 mθ = 15°g = 9,81 m/s²
v = m/s
13.Rotação de corpo rígidoMédia
Uma barra esbelta uniforme de massa 5 kg e comprimento 1,1 m está articulada em uma extremidade e é solta do repouso na posição horizontal. Despreze o atrito e use g = 9,81 m/s². Encontre a velocidade angular ω da barra ao passar pela posição vertical.
m = 5 kgL = 1,1 mg = 9,81 m/s²
ω = rad/s
14.Rotação de corpo rígidoDifícil
Um corpo (esfera oca) parte do repouso e rola sem deslizar por um plano inclinado de 35° em relação à horizontal. Use g = 9,81 m/s². Encontre sua velocidade v depois de rolar 5,5 m ao longo do plano.
θ = 35°s = 5,5 mI = (2/3)·m·r²g = 9,81 m/s²
v = m/s
15.Engrenagens e trens de engrenagensMédia
Uma polia de 80 mm a 1450 rpm aciona uma polia de 200 mm por uma correia com 3 % de escorregamento. Encontre a velocidade n2 da polia movida.
n1 = 1450 rpmd1 = 80 mmd2 = 200 mms = 3 %
n2 = rpm
16.Engrenagens e trens de engrenagensDifícil
Em um trem de engrenagens planetário a engrenagem solar tem 20 dentes e cada satélite tem 30 dentes. A coroa é mantida fixa e a solar é acionada a 1800 rpm. Encontre a rotação nc do porta-satélites.
Ns = 20Np = 30ns = 1800 rpm
nc = rpm
17.Molas e pêndulosMédia
Um astronauta em outro planeta verifica que um pêndulo simples de 1,8 m tem período de 4,37 s para pequenas oscilações. Encontre a aceleração da gravidade g nesse planeta.
L = 1,8 mT = 4,37 s
g = m/s²
18.Molas e pêndulosDifícil
Um projétil de 15 g a 400 m/s atinge e fica alojado em um bloco de 1 kg em repouso sobre uma superfície sem atrito. O bloco está preso a uma mola horizontal com k = 500 N/m. Encontre a amplitude A da oscilação resultante em cm.
m = 15 gv = 400 m/sM = 1 kgk = 500 N/m
A = cm
19.Vibrações mecânicasMédia
Em um ensaio de vibração livre de um sistema massa–mola amortecido, um pico de deslocamento de 40 mm é seguido, 4 ciclos depois, por um pico de 14,6 mm. Encontre o fator de amortecimento ζ.
x0 = 40 mmx4 = 14,6 mmn = 4
ζ =
20.Vibrações mecânicasDifícil
Uma massa de 50 kg está pendurada em duas molas ligadas uma após a outra (em série): a mola superior tem k₁ = 60 kN/m e a inferior k₂ = 80 kN/m. Despreze o amortecimento e as massas das molas. Encontre a frequência natural fn da vibração vertical em Hz.
m = 50 kgk1 = 60 kN/mk2 = 80 kN/m
fn = Hz
3Soluções
1.Cinemática
Resposta: s = 16,67 m
Movimento com aceleração constante: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² e v² = v₀² + 2·a·s. Escolha a equação que contém as três grandezas que você conhece e a que você procura, e mantenha os sinais coerentes com um único sentido positivo.
Unidades
v₀ = 36/3,6 = 10 m/s
Distância de frenagem
0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 10²/(2·3) = 16,67 m
Resposta
s = 16,67 m
2.Cinemática
Resposta: hmax = 93,06 m
Movimento com aceleração constante: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² e v² = v₀² + 2·a·s. Escolha a equação que contém as três grandezas que você conhece e a que você procura, e mantenha os sinais coerentes com um único sentido positivo.
Fase propulsada
v₁ = 24·1,5 = 36 m/s
h₁ = ½·24·1,5² = 27 m
Voo livre subindo
No topo a velocidade é zero.
Δh = v₁²/(2g) = 36²/(2·9,81) = 66,06 m
hmax = 27 + 66,06 = 93,06 m
Resposta
hmax = 93,06 m
3.Leis de Newton
Resposta: T = 75,72 N
Segunda lei de Newton: a força resultante sobre um corpo é igual à sua massa vezes sua aceleração, ΣF = m·a. Desenhe um diagrama de corpo livre, escolha um sentido positivo ao longo do movimento e some todas as forças nesse sentido: forças aplicadas, o atrito μ·N contrário ao movimento e as componentes da gravidade.
Aceleração
A força motriz resultante é a diferença dos pesos; ela move a massa total.
a = (9,5 − 6,5)·9,81/(9,5 + 6,5) = 1,839 m/s²
Tração pela massa mais leve
T − m2·g = m2·a → T = 6,5·(9,81 + 1,839) = 75,72 N
Resposta
T = 75,72 N
4.Leis de Newton
Resposta: a = 3,859 m/s²
Segunda lei de Newton: a força resultante sobre um corpo é igual à sua massa vezes sua aceleração, ΣF = m·a. Desenhe um diagrama de corpo livre, escolha um sentido positivo ao longo do movimento e some todas as forças nesse sentido: forças aplicadas, o atrito μ·N contrário ao movimento e as componentes da gravidade.
Movimento de projéteis: sem resistência do ar, x = vxt e y = h + vyt − ½gt². As duas direções são independentes, exceto por compartilharem o mesmo tempo.
Decomponha a velocidade de lançamento
A velocidade horizontal é constante; o movimento vertical tem aceleração constante g = 9,81 m/s² para baixo.
vx = v0·cos θ = 10·cos 40° = 7,66 m/s
vy = v0·sin θ = 10·sin 40° = 6,428 m/s
Ponto mais alto
No topo a velocidade vertical é zero: vy² = 2gH.
H = vy²/(2g) = 6,428²/(2·9,81) = 2,106 m
Resposta
H = 2,106 m
6.Movimento de projéteis
Resposta: x = 127,6 m
Movimento de projéteis: sem resistência do ar, x = vxt e y = h + vyt − ½gt². As duas direções são independentes, exceto por compartilharem o mesmo tempo.
Decomponha a velocidade de lançamento
vx = 26,87 m/s, vy = 26,87 m/s
Tempo até cair no telhado
Raiz maior: a bola está descendo.
17 = 26,87·t − 4,905·t²
t = (26,87 + √(26,87² − 2·9,81·17))/9,81 = 4,748 s
Distância horizontal
x = vx·t = 26,87·4,748 = 127,6 m
Resposta
x = 127,6 m
7.Movimento circular
Resposta: vmax = 13,29 m/s
Movimento circular uniforme: um objeto que se move com velocidade v em um círculo de raio r acelera em direção ao centro com a = v²/r, então precisa de uma força resultante para dentro F = m·v²/r. Essa força é fornecida por algo real: atrito, tração, gravidade ou uma força normal.
O atrito fornece a força centrípeta
m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0,4·9,81·45) = 13,29 m/s
Resposta
vmax = 13,29 m/s (47,84 km/h)
8.Movimento circular
Resposta: vmin = 3,571 m/s
Movimento circular uniforme: um objeto que se move com velocidade v em um círculo de raio r acelera em direção ao centro com a = v²/r, então precisa de uma força resultante para dentro F = m·v²/r. Essa força é fornecida por algo real: atrito, tração, gravidade ou uma força normal.
Tração nula no topo
m·g = m·v²/r → v = √(g·r) = √(9,81·1,3) = 3,571 m/s
Resposta
vmin = 3,571 m/s
9.Trabalho e energia
Resposta: v = 5,809 m/s
Princípio trabalho–energia: a variação da energia cinética é igual ao trabalho de todas as forças. Escrever gravidade e molas como energia potencial (mgh e ½kx²) transforma isso em um balanço: energia inicial = energia final + energia perdida por atrito (μN·d).
Balanço de energia ao longo da rampa
O bloco desce uma altura d·sin θ enquanto o atrito remove μmg·cos θ·d. A massa se cancela.
½v² = g·d·(sin θ − μ·cos θ)
v = √(2·9,81·6·(0,4226 − 0,15·0,9063)) = 5,809 m/s
Resposta
v = 5,809 m/s
10.Trabalho e energia
Resposta: v = 4,262 m/s
Princípio trabalho–energia: a variação da energia cinética é igual ao trabalho de todas as forças. Escrever gravidade e molas como energia potencial (mgh e ½kx²) transforma isso em um balanço: energia inicial = energia final + energia perdida por atrito (μN·d).
Forças ao longo do plano
m·g = 5·9,81 = 49,05 N
mg·sin θ = 12,7 N
μ·mg·cos θ = 4,738 N
Trabalho–energia
½mv² = (25 − 17,43)·6 = 45,4 J
v = √(2·45,4/5) = 4,262 m/s
Resposta
v = 4,262 m/s
11.Quantidade de movimento e colisões
Resposta: v′1 = −3,462 m/s
Conservação da quantidade de movimento: quando nenhuma força externa atua durante uma colisão, a quantidade de movimento total Σm·v antes é igual à total depois. As velocidades têm sentido, então escolha um sentido positivo e dê sinal negativo às velocidades no outro sentido. Em uma colisão elástica a energia cinética também se conserva; em uma perfeitamente inelástica os corpos ficam unidos.
Colisão elástica com alvo em repouso
Resolver juntas a conservação da quantidade de movimento e da energia dá estes dois resultados.
v′1 = (2 − 4,5)/(2 + 4,5)·9 = −3,462 m/s
v′2 = 2·2/(2 + 4,5)·9 = 5,538 m/s
Resposta
v′1 = −3,462 m/s
O sinal negativo significa que o primeiro carrinho volta para trás.
12.Quantidade de movimento e colisões
Resposta: v = 109,8 m/s
Conservação da quantidade de movimento: quando nenhuma força externa atua durante uma colisão, a quantidade de movimento total Σm·v antes é igual à total depois. As velocidades têm sentido, então escolha um sentido positivo e dê sinal negativo às velocidades no outro sentido. Em uma colisão elástica a energia cinética também se conserva; em uma perfeitamente inelástica os corpos ficam unidos.
Subida do bloco
h = L·(1 − cos θ) = 1·(1 − cos 15°) = 0,03407 m
Velocidade após o impacto
V = √(2·9,81·0,03407) = 0,8176 m/s
Colisão
v = (m + M)·V/m = 2,015·0,8176/0,015 = 109,8 m/s
Resposta
v = 109,8 m/s
13.Rotação de corpo rígido
Resposta: ω = 5,172 rad/s
Rotação em torno de um eixo fixo: a soma dos momentos em relação ao eixo é igual a I·α (ΣM = I·α), assim como ΣF = m·a na translação. Na forma de energia, um torque T que gira um ângulo θ (em radianos) realiza o trabalho T·θ, que altera a energia cinética ½·I·ω²; a gravidade acrescenta ou retira m·g·Δh do centro de massa. A potência é P = T·ω.
Rolamento e quantidade de movimento angular: um corpo que rola sem deslizar tem v = ω·r, então sua energia cinética é ½·m·v² + ½·I·ω² = ½·m·v²·(1 + I/(m·r²)). Em um plano inclinado isso dá a = g·sin θ/(1 + I/(m·r²)). Quando nenhum momento externo atua em relação a um eixo, a quantidade de movimento angular em relação a esse eixo permanece constante, I₁·ω₁ = I₂·ω₂, mesmo que se perca energia cinética.
Altura da queda
h = s·sin θ = 5,5·sin 35° = 3,155 m
Balanço de energia com rolamento
Rolamento sem deslizamento: ω = v/r, e o atrito não realiza trabalho no ponto de contato.
m·g·h = ½·m·v²·(1 + 0,6667)
v = √(2·9,81·3,155/1,667) = 6,094 m/s
Resposta
v = 6,094 m/s
15.Engrenagens e trens de engrenagens
Resposta: n2 = 562,6 rpm
Transmissões por correia: sem escorregamento, as duas polias têm a mesma velocidade periférica v = π·d·n/60, de modo que n₁·d₁ = n₂·d₂ e a relação de velocidades é d₂/d₁. O escorregamento s torna a polia movida um pouco mais lenta: n₂ = n₁·(d₁/d₂)·(1 − s). A potência transmitida é P = (T₁ − T₂)·v, com T₁ a tração no lado tracionado e T₂ no lado frouxo. O atrito limita a razão das trações: T₁/T₂ = eμθ, em que θ é o ângulo de abraçamento em radianos na polia menor; para uma correia aberta, θ = π − 2·asen((d₂ − d₁)/(2C)) com distância entre centros C.
Velocidade sem escorregamento
1450·80/200 = 580 rpm
Com escorregamento
n2 = 580·0,97 = 562,6 rpm
Resposta
n2 = 562,6 rpm
16.Engrenagens e trens de engrenagens
Resposta: nc = 360 rpm
Trens de engrenagens planetários: as rotações da solar, da coroa e do porta-satélites estão ligadas pela equação de Willis (ns − nc)/(nr − nc) = −Nr/Ns: visto do porta-satélites, o conjunto é um trem comum com os satélites como engrenagens intermediárias. Manter um membro fixo transforma o conjunto em um redutor de relação única.
Dentes da coroa
Nr = Ns + 2·Np = 20 + 2·30 = 80
Equação de Willis com a coroa fixa
Faça nr = 0 e resolva para a rotação do porta-satélites.
(1800 − nc)/(0 − nc) = −80/20
nc = ns·Ns/(Ns + Nr) = 1800·20/100 = 360 rpm
Resposta
nc = 360 rpm
O porta-satélites gira no mesmo sentido que a solar.
17.Molas e pêndulos
Resposta: g = 3,721 m/s²
Movimento harmônico simples: uma massa m presa a uma mola de constante elástica k oscila com frequência angular ω = √(k/m) e período T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Um pêndulo simples de comprimento L tem T = 2π·√(L/g). Com amplitude A, a maior velocidade é A·ω, a maior aceleração é A·ω² e a energia é ½·k·A².
Resolver para g
g = 4π²·L/T² = 4π²·1,8/4,37² = 3,721 m/s²
Resposta
g = 3,721 m/s²
18.Molas e pêndulos
Resposta: A = 26,63 cm
Movimento harmônico simples: uma massa m presa a uma mola de constante elástica k oscila com frequência angular ω = √(k/m) e período T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Um pêndulo simples de comprimento L tem T = 2π·√(L/g). Com amplitude A, a maior velocidade é A·ω, a maior aceleração é A·ω² e a energia é ½·k·A².
Velocidade após o impacto
V = m·v/(m + M) = 0,015·400/1,015 = 5,911 m/s
Frequência angular
ω = √(k/(m + M)) = √(500/1,015) = 22,19 rad/s
Amplitude
A = V/ω = 5,911/22,19 = 0,2663 m = 26,63 cm
Resposta
A = 26,63 cm
19.Vibrações mecânicas
Resposta: ζ = 0,04007
Vibração livre de um sistema massa–mola: a frequência natural não amortecida é ωn = √(k/m) em rad/s, e fn = ωn/(2π) em Hz. Um amortecedor viscoso c dá o fator de amortecimento ζ = c/cc, com amortecimento crítico cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Um sistema subamortecido (ζ < 1) oscila em ωd = ωn·√(1 − ζ²). Molas em paralelo se somam, k = k₁ + k₂; molas em série se somam pelos inversos, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Vibração livre de um sistema massa–mola: a frequência natural não amortecida é ωn = √(k/m) em rad/s, e fn = ωn/(2π) em Hz. Um amortecedor viscoso c dá o fator de amortecimento ζ = c/cc, com amortecimento crítico cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn. Um sistema subamortecido (ζ < 1) oscila em ωd = ωn·√(1 − ζ²). Molas em paralelo se somam, k = k₁ + k₂; molas em série se somam pelos inversos, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.
Rigidez equivalente
Molas em série compartilham a mesma força e somam suas deflexões, então se combinam pelos inversos: 1/k = 1/k1 + 1/k2.