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( Materiais e Métodos Materiais utilizados no experimento : • Peso inicial ; • Pesos; • Suporte indicador ; • Gancho ; • Molas. Métodos para o experimento : Neste experimento foi explorada a Lei de Hooke e a deformação sofrida por corpos elásticos submetidos a uma força . Fase 1 – Lei de Hooke: 1. MONTAGEM DO EXPERIMENTO Posicione a mola 1 na base de ensaio . Mova o suporte indicador para a mola que se encontra na base. Posicione o ganho no suporte indicador . Insira o peso de 23 gramas no gancho e verifique a deformação inicial . 2. GERANDO DEFORMAÇÃO “ Xn ” NA MOLA Posicione os pesos de 50 gramas no ganho e verifique a deformação que o peso gerou na mola. Insira cada um dos outros pesos simultaneamente , anotando na tabela 1 a deformação da mola gerada pelo acréscimo de cada peso. 3. DESMONTANDO O EXPERIMENTO Retire cada um dos pesos no ganho e posicionando-os na bancada . Retire o gancho e o suporte indicador . Retire a mola da base de ensaio . 4. CALCULANDO A CONSTANTE ELÁSTICA DA MOLA Siga para a seção de “ Avaliação dos Resultados ” e encontre a constante elástica da mola M1. . ) ( Nome da Prática : Prática II – Lei de Hooke Nome do Aluno : Eugenio dos Santos Domingues Júnior Data de Execução : 03/04/2024 ) ( 5. REPETINDO O EXPERIMENTO COM AS MOLAS RESTANTES Repita os passos de 1 a 4 para as molas restantes M2 e M3. Siga para a seção “ Avaliação de Resultados ”, neste roteiro , e responda de acordo com o que foi observado neste experimento . FASE 2 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM SÉRIE 6. MONTAGEM DO EXPERIMENTO Posicione a mola 1 na base de ensaio . Em seguida , posicione a mola 2 na mola previamente posicionada na base. Mova o suporte indicador para a mola 2. Posicione o ganho no suporte indicador . Insira o peso de 23 gramas no gancho e verifique a deformação inicial . 7. GERANDO DEFORMAÇÃO NAS MOLAS “ Xn ” Posicione os pesos de 50 gramas no ganho e verifique a deformação que o peso gerou na mola. Insira cada um dos outros pesos simultaneamente , anotando na tabela 2 a deformação da mola gerada pelo acréscimo de cada peso. 8. DESMONTANDO O EXPERIMENTO Retire cada um dos pesos no ganho e posicionando-os na bancada . Retire o gancho e o suporte indicador . Retire as molas da base de ensaio . 9. CALCULANDO A CONSTANTE ELÁSTICA DE MOLAS ASSOCIADAS EM SÉRIE Siga para a seção de “ Avaliação dos Resultados ” e encontre a constante elástica do conjunto de molas (M1 e M2) associadas em série . 10. REPETINDO O EXPERIMENTO COM AS MOLAS RESTANTES Repita os passos de 6 a 9 para as seguintes associações (M2 e M1); (M1 e M3); (M3 e M1); (M2 e M3) e (M3 e M2). Siga para a seção “ Avaliação de Resultados ”, neste roteiro , e responda de acordo com o que foi observado neste experimento . FASE 3 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM PARALELO 11. MONTAGEM DO EXPERIMENTO Posicione a mola 1 na base de ensaio . Em seguida , posicione a mola 2 na base de ensaio . Mova o suporte indicador para o conjunto de molas. Posicione o ganho no suporte indicador . Insira o peso de 23 gramas no gancho e verifique a deformação inicial . 12. GERANDO DEFORMAÇÃO NAS MOLAS “ Xn ” Posicione os pesos de 50 gramas no ganho e verifique a deformação que o peso gerou na mola. Insira cada um dos outros pesos simultaneamente , anotando na tabela 3 a deformação da mola gerada pelo acréscimo de cada peso. ) ( 13. DESMONTANDO O EXPERIMENTO Retire cada um dos pesos no ganho e posicionando-os na bancada . Retire o gancho e o suporte indicador . Retire as molas da base de ensaio . 14. CALCULANDO A CONSTANTE ELÁSTICA DE MOLAS ASSOCIADAS EM PARALELO Siga para a seção de “ Avaliação dos Resultados ” e encontre a constante elástica do conjunto de molas (M1 e M2) associadas em paralelo . 15. REPETINDO O EXPERIMENTO COM AS MOLAS RESTANTES Repita os passos de 6 a 9 para as seguintes associações (M2 e M1); (M1 e M3); (M3 e M1); (M2 e M3) e (M3 e M2). Siga para a seção “ Avaliação de Resultados ”, neste roteiro , e responda de acordo com o que foi observado neste experimento . 16. MONTAGEM DO EXPERIMENTO Posicione a mola 1 na base de ensaio . Em seguida , posicione as molas 2 e 3 na base de ensaio . Mova o suporte indicador para o conjunto de molas. Posicione o ganho no suporte indicador . Insira o peso de 23 gramas no gancho e verifique a deformação inicial . 17. GERANDO DEFORMAÇÃO NAS MOLAS “ Xn ” Posicione os pesos de 50 gramas no ganho e verifique a deformação que o peso gerou na mola. Insira cada um dos outros pesos simultaneamente , anotando na tabela 4 a deformação da mola gerada pelo acréscimo de cada peso. 18. DESMONTANDO O EXPERIMENTO Retire cada um dos pesos no ganho e posicionando-os na bancada . Retire o gancho e o suporte indicador . Retire as molas da base de ensaio . 19. CALCULANDO A CONSTANTE ELÁSTICA DE MOLAS ASSOCIADAS EM PARALELO Siga para a seção “ Avaliação de Resultados ”, neste roteiro , e responda de acordo com o que foi observado neste experimento . Encontre a constante elástica do conjunto de molas (M1, M2 e M3) associadas em paralelo . 20. ANALISANDO OS RESULTADOS Siga para a seção “ Avaliação de Resultados ”, neste roteiro , e responda de acordo com o que foi observado neste experimento . Encontre a constante elástica do conjunto de molas (M1, M2 e M3) associadas em paralelo . ) ( AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS FASE 1 – LEI DE HOOKE Preencha a tabela 1 abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento . A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica da mola: 𝐹 = 𝑘 Δ 𝑥 Onde: F = Força aplicada (N) K = Constante elástica da mola (N/m) ΔX = Alongamento ou deformação da mola (m) quando submetida a ação dos pesos A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão na mola pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²). 𝐹 = 𝑚 𝑔 Diante dos resultados obtidos , calcule a constante elástica da mola M1 - 𝑘𝑀 1= ) ( 2. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (ΔX) para cada uma das molas utilizadas no experimento . Qual a função matemática representada no gráfico ? R: O gráfico é representada por uma função linear ( função matemática do primeiro grau ). 3. O que representa o coeficiente angular ( ou declividade ) do gráfico F versus ΔX? R: O coeficiente angular do gráfico F x ∆X representa a Constante elástica da Mola. 4. Com base em suas medições e observações , verifique a validade da seguinte afirmação : “As forças deformantes são proporcionais às deformações produzidas , ou seja , F é proporcional a Δx .”. R: Nota-se que a força produzida pela mola é diretamente proporcional ao seu deslocamento do estado inicial . O equilíbrio na mola ocorre quando ela está em seu estado natural, ou seja , sem estar comprimida ou esticada . Após comprimi -la ou estica -la, a mola sempre faz uma força contrária ao movimento , portanto F é proporcional a ∆x. 5. Qual mola possui a maior constante elástica ? Compare seus resultados ! R: A mola que possui a maior constante elástica é a Mola 2 FASE 2 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM SÉRIE 1. Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento . ) ( A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica do conjunto de molas: 𝐹= 𝑘𝑟 ∆ 𝑥𝑟 Onde: F = Força aplicada (N) Kr = Constante elástica do conjunto de molas em série (N/m) ∆ Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão no conjunto de molas pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²). 𝐹 = 𝑚 𝑔 Diante dos resultados obtidos , calcule a constante elástica do conjunto de molas M1 e M2. É possível também relacionar as constantes de cada uma das molas do conjunto em série : 𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀 1 ∴ 𝐹 1 = 𝑘 1 ∆ 𝑥 1 ∴ ∆ 𝑥 1 = 𝐹 1 / 𝑘 1 𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀 2 ∴ 𝐹 2 = 𝑘 2 ∆ 𝑥 2 ∴ ∆ 𝑥 2 = 𝐹 2 / 𝑘 2 Como a mesma força atua em cada mola e as deformações estão relacionadas por : ∆ 𝑥𝑟 = ∆ 𝑥 1 + ∆ 𝑥 2 ) ( Então : Onde: Kr = Constante elástica do conjunto de molas em série (N/m) K1 = Constante elástica da mola M1 (N/m) K2 = Constante elástica da mola M2 (N/m) Utilize as constantes elásticas das molas obtidas da parte I do experimento , recalcule a constante elástica do conjunto de molas em série M1 e M2 2. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em série foram os mesmos para as duas formas de cálculo ? R: Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em série não foram os mesmos para as duas formas de cálculo , embora as diferenças não foram muito significativas . 3 . Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para cada conjunto de molas em série . Qual a função matemática representada no gráfico ? R: O gráfico é representada por uma função linear ( função matemática do primeiro grau ) ) ( 4. A constante k é a mesma para qualquer conjunto em série ? Em caso negativo , qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante ? R: A constante k não é a mesma para qualquer conjunto em série , embora sejam os mesmos para o consjunto de molas iguais . O conjunto que obteve a maior constante elástica resultante foi o conjunto de molas M2 e M3. 5. Comente sobre a relação entre as constantes das molas obtidas na parte I deste roteiro e os resultados das configurações em série . R: As constantes das Molas em série são iguais à soma dos inversos das constantes elásticas das duas molas avaliadas no experimento . FASE 3 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM PARALELA Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento . A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica do conjunto de molas: 𝐹 = 𝑘𝑟 Δ 𝑥𝑟 Onde: F = Força aplicada (N) Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m) ΔXr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos ) ( A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão no conjunto de molas pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²). 𝐹 = 𝑚 𝑔 Diante dos resultados obtidos , calcule a constante elástica do conjunto de molas M1 e M2. É possível também relacionar as constantes de cada uma das molas do conjunto em paralelo : 𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀 1 ∴ 𝐹 1 = 𝑘 1 ∆ 𝑥 1 𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀 2 ∴ 𝐹 2 = 𝑘 2 ∆ 𝑥 2 Pela resultante de forças , é possível inferir que: 𝐹𝑟 = 𝐹 1 + 𝐹 2 Então : 𝑘𝑟 ∆ 𝑥𝑟 = 𝑘 1∆ 𝑥 1 + 𝑘 2∆ 𝑥 2 Onde: Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m) K1 = Constante elástica da mola M1 (N/m) K2 = Constante elástica da mola M2 (N/m) ∆ Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos ∆ Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos ∆X1 = Alongamento ou deformação da mola M1 (m) quando submetida a ação dos pesos ∆X2 = Alongamento ou deformação da mola M2 (m) quando submetida a ação dos pesos Como as deformações das molas e do conjunto são as mesmas , pode -se inferir que: 𝑘𝑟 = 𝑘 1 + 𝑘 2 Utilize as constantes elásticas das molas obtidas da parte I do experimento , recalcule a constante elástica do conjunto de molas em paralelo M1 e M2. ) ( 2. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo foram os mesmos para as duas formas de cálculo ? Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo não foram os mesmos para as duas formas de cálculo . 3. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (ΔX) para cada conjunto de molas em paralelo . Qual a função matemática representada no gráfico ? R: O gráfico é representada por uma função linear ( função matemática do primeiro grau ). 4. A constante k é a mesma para qualquer conjunto em paralelo ? Em caso negativo , qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante ? R: A constante k não é a mesma para qualquer conjunto em paralelo , o conjunto obteve a maior constante elástica resultante foram as molas M2 e M3. 5. Comente sobre a relação entre as constantes das molas obtidas na parte I deste roteiro e os resultados das configurações em paralelo . R: A constante das respectivas molas em paralelo estudadas neste experimento são iguais à soma das constantes elásticas das duas molas em questão . 6. Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase do experimento . ) ( A equação da Lei de Hooke é utilizada para calcular a constante elástica do conjunto de molas: 𝐹 = 𝑘𝑟 ∆ 𝑥𝑟 Onde: F = Força aplicada (N) Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m) ∆ Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos A força aplicada neste experimento é a força peso, que é o produto da massa dos discos que estão no conjunto de molas pela aceleração da gravidade (9,81 m/s²). 𝐹 = 𝑚 𝑔 Diante dos resultados obtidos , calcule a constante elástica do conjunto de molas M 1 , M2 e M3 É possível também relacionar as constantes de cada uma das molas do conjunto em paralelo : 𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀 1 ∴ 𝐹 1 = 𝑘 1 ∆ 𝑥 1 𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀 2 ∴ 𝐹 2 = 𝑘 2 ∆ 𝑥 2 𝑀𝑜𝑙𝑎 𝑀 3 ∴ 𝐹 3 = 𝑘 3 ∆ 𝑥 3 Pela resultante de forças , é possível inferir que: 𝐹𝑟 = 𝐹 1 + 𝐹 2 + 𝐹 3 Então : 𝑘𝑟 ∆ 𝑥𝑟 = 𝑘 1∆ 𝑥 1 + 𝑘 2∆ 𝑥 2 + 𝑘 3∆ 𝑥 3 Onde: Kr = Constante elástica do conjunto de molas em paralelo (N/m) K1 = Constante elástica da mola M1 (N/m) K2 = Constante elástica da mola M2 (N/m) K3 = Constante elástica da mola M3 (N/m) ∆ Xr = Alongamento ou deformação do conjunto de molas (m) quando submetida a ação dos pesos ∆X1 = Alongamento ou deformação da mola M1 (m) quando submetida a ação dos pesos ∆X2 = Alongamento ou deformação da mola M2 (m) quando submetida a ação dos pesos ∆X3 = Alongamento ou deformação da mola M3 (m) quando submetida a ação dos pesos ) ( Como as deformações das molas e do conjunto são as mesmas , pode -se inferir que: 𝑘𝑟 = 𝑘 1 + 𝑘 2 + 𝑘 3 Utilize as constantes elásticas das molas obtidas da parte I do experimento , recalcule a constante elástica do conjunto de molas em paralelo M1, M2 e M3. 𝑘𝑟 ( 𝑀 1→ 𝑀 2→ 𝑀 3) = 𝑘 r = k1+k2+k3→ 𝑘 r = 100,66N/m 7. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo foram os mesmos para as duas formas de cálculo ? R: Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo M1, M2 e M3 não foram os mesmos para as duas formas de cálculo . 8. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (ΔX) para o conjunto de molas em paralelo . Qual a função matemática representada no gráfico ? R: O gráfico é representada por uma função linear ( função matemática do primeiro grau ). 9. A constante k é a mesma para o conjunto em paralelo com duas molas e o conjunto em paralelo com três molas? Em caso negativo , qual conjunto obteve a maior constante elástica resultante ? O que é possível concluir ? R: A constante k não é a mesma para o conjunto em paralelo com duas molas e o conjunto em paralelo com três molas, o conjunto que obteve a maior constante elástica resultante foi o em paralelo com três molas, quanto mais molas em paralelo maior será a constante elástica , ou seja maior a dureza e menor a deformação da mola (∆X) ) ( ReferenciaBiliográfica https://www.infoescola.com/ https://todamateria.com.br https://brasilescola.com.br ) ( Conclus ão A força exercida por uma mola é proporcional ao seu deslocamento do estado de equilíbrio . O equilíbrio ocorre quando a mola está em seu estado natural, sem compressão ou expansão . Quando comprimida ou esticada , a mola sempre exerce uma força contrária ao movimento . A rigidez de uma mola é medida pela sua constante elástica . Quanto maior a constante elástica , menor será a deformação da mola. Em uma configuração de molas em série , a constante elástica resultante é menor , o que implica em uma menor deformação . Já as molas M2 e M3, em paralelo , sofrem a metade da deformação da mola M1. ) image1.png image2.png image3.png image4.png image5.png image6.png image7.png image8.png image9.png image10.png image11.png image12.png image13.png image14.png image15.png