Experimento 1. Constante Elástica de Molas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
CURSO DE QUÍMICA
BRUNA CAROLINE NAKAMURA FERREIRA
INGRID FERNANDES DE OLIVEIRA
RELATÓRIO 01
FÍSICA EXPERIMENTAL BÁSICA: MECÂNICA
Relatório apresentado ao Prof.
José Coelho Neto da disciplina de
Física Experimental Básica:
Mecânica, referente a aula prática
da turma PU9A.
BELO HORIZONTE
29 DE SETEMBRO DE 2022
CONSTANTE ELÁSTICA DE MOLAS
1. TEORIA BÁSICA
O físico Robert Hooke afirmou que “As forças deformantes são proporcionais
às deformações elásticas produzidas”. Logo, pode-se inferir que quando
ocorre a deformação de uma mola por uma força externa tem-se por
consequência a produção de uma força contrária a força externa, chamada
força elástica. Quando a deformação é pequena se diz que o material está
em regime elástico, o que caracteriza o seu retorno ao formato original
quando a força deixa de ser aplicada. Quando há grande deformação, a mola
tende a adquirir uma deformação permanente, o que chamamos de regime
plástico. Ademais, também é possível criar relações das constantes em
sistemas de molas em série ou paralelo. Este princípio é conhecido como Lei
de Hooke e é calculado a partir de uma relação linear entre a força aplicada e
a deformação sofrida:
Onde:
Nota-se que a força produzida pela mola é diretamente proporcional ao seu
deslocamento inicial (equilíbrio). O equilíbrio da mola ocorre quando ela está
em seu estado natural, ou seja, sem estar comprimida ou esticada. Após
comprimi-la ou esticá-la, a mola faz uma força contrária ao movimento,
calculada pela expressão acima.
2. OBJETIVO
O objetivo deste experimento é realizar a determinação de uma constante
elástica de uma mola e posteriormente a determinação de uma constante
elástica de uma combinação de molas.
3. MATERIAIS
3.1 - Duas molas;
3.2 - Objetos de massa (mi ± mi);
3.3 - Suporte;
3.4 - Régua milimetrada;
4. PROCEDIMENTOS
● Pendurou-se uma das molas na régua milimetrada e em sua
extremidade foi colocado um suporte para objetos.
● Um ponto na posição do suporte foi coletado através da régua
milimetrada e definido como alongamento zero.
● Adicionando objetos de diferentes massas no suporte, obteve-se um
conjunto de alongamentos diferentes. Esses dados foram coletados.
● Todos os objetos foram retirados, e foi pendurada uma segunda mola
na extremidade da primeira, em série.
● Os procedimentos anteriores com os objetos de massa foram
repetidos e os resultados anotados.
● A seguir associou-se as duas molas em paralelo, uma ao lado da outra
e as leituras foram repetidas com os mesmos objetos utilizados
anteriormente.
5. DADOS OBTIDOS
6. ANÁLISE
Os seguintes gráficos expressam os resultados obtidos durante as análises,
considerando os valores de peso, em Newton, dado por X, pela deformação,
em metros, dado por Y. Ao inserir os dados no SciDavis, o mesmo devolve o
coeficiente angular.
Os resultados mostraram que, no sistema de uma mola, o slope foi de 16,33
± 2,16 N/m ou 𝑘1=(16,33 ± 2,16) N/m.
Gráfico 1: Gráfico com incertezas para um sistema de uma mola.
Nesta análise, infere-se que o slope apresentou valor de 8,20 ± 0,33 N/m ou
seja, sua constante elástica é 𝑘𝑠=(8,20 ± 0,33) N/m.
Gráfico 2: Gráfico com incertezas para um sistema de duas molas na vertical.
Por fim, no sistema de molas paralelas obteve-se um slope de 39,50 ± 0,69
N/m, e essa é a constante elástica do sistema completo (𝑘𝑝). Logo, 𝑘𝑃=(39,50
± 0,69) N/m.
Gráfico 3: Gráfico com incertezas para um sistema de duas molas paralelas.
Tem-se por N/m o valor da constante da mola.
Constante da mola é o valor responsável por indicar a rigidez da mesma, em
outras palavras, quanto força é necessária para que a mola sofra uma
deformação. Essa constante é uma grandeza escalar, expressada pela
unidade de medida N/m (Newton por metro). Quanto maior a constante
elástica de uma mola, maior o grau de dificuldade para que ela seja
deformada.
7. CONCLUSÃO
Conclui-se que para molas em série, o valor obtido para o ks foi baixo em
relação aos demais. Logo, para aumentar a rigidez da mola seria necessário
associar as molas em paralelo.
8. REFERÊNCIAS
HELERBROCK, R. Lei de Hooke . Disponível em:
<https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-de-hooke.htm>. Acesso em: 6 out.
2022.