Relatório Física Experimental I- Coeficiente de Elasticidade de Molas _ Passei Direto

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Universidade Federal de Campina Grande – UFCG 
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais – CTRN 
Unidade Acadêmica de Física – UAF
Física Experimental I 
Professor: Jossyl – TURMA:10
Aluno: LUAN PEDRO NASCIMENTO NÓBREGA – MAT:118110965
COEFICIENTE DE ELASTICIDADE DE MOLAS
Relatório apresentado junto à disciplina Física Experimental I da Unidade Acadêmica de Física – UAF – da UFCG como requisito básico para a aprovação na citada disciplina.
1. INTRODUCÃO
Neste documento é mostrado o experimento de Medidas de Coeficiente de Elasticidade de Molas, realizado no dia 13 de novembro de 2022, promovido pela disciplina de Física Experimental, ministrada pelo professor Jossyl.
 (
OBJETIVO
)1.1
O objetivo do seguinte experimento é determinar a elongação de uma mola
suspensa em função do peso pendurado em sua extremidade livre. Sendo utilizado um corpo básico, armadores, escala milimetrada complementar, bandeja, conjunto de massas padronizadas e 2 molas.
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
2.1 MATERIAIS
Os materiais necessários para o experimento, são:
· Corpo básico;
· Armadores;
· Escala milimetrada complementar;
· Bandeja;
· Conjunto de massas padronizadas;
· Duas molas.
2.2 PROCEDIMENTOS
Inicialmente, foi pendurada a primeira mola (F2) no gancho central da lingueta e, na outra extremidade, foi colocada a bandeja. Como a mola não sofreu uma deformação considerável, foi colocado um peso inicial (15 gf) sobre a bandeja. Foram anotados o peso inicial e, com auxílio da escala complementar, a posição inicial l 0 do ponto de conexão mola/bandeja.
Foi adicionado um peso de 15 gf à bandeja e anotada a nova posição l do ponto de conexão e o correspondente peso total sobre a bandeja, repetindo esse passo oito vezes.
Substituiu a Mola 1 (F2) pela Mola 2 (M) e refez-se todos os passos anteriores e anotando os oito novos valores. Mas com peso inical (30 gf) sobre a bandeja e dessa forma foi anotado a sua posição, em seguida foi adicionado um peso de 15 gf a bandeja e anotado sua nova posição 1° do ponto de conexão e repetido os seguintes 8 repetições.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Abaixo estão as informações coletadas com este experimento: Mola 1 (identificada como F2):
· Peso inicial sobre a bandeja: P0 = 15,0 gf
· Posição inicial do ponto de conexão: l = 12,0 cm
Conforme o procedimento mencionado acima, os resultados para os comprimentos, l, medidos, conforme os respectivos pesos estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: valores para os pesos e suas respectivas medidas
	TABELA 1 - A
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	P (gf)
	30
	45
	60
	75
	90
	105
	120
	135
	l (cm)
	16,5
	20
	25
	28
	33
	37
	41
	45,5
Mola 2 (identificada como M):
(Fonte: Elaborada pelo autor)
· Peso inicial sobre a bandeja: P0 = 30,0 gf
· Posição inicial do ponto de conexão: l = 11, cm
Conforme o procedimento mencionado acima, os resultados para os comprimentos, l, medidos, conforme os respectivos pesos estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 2: valores para os pesos e suas respectivas medidas
	TABELA 2 - A
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	P (gf)
	45
	60
	75
	90
	105
	120
	135
	150
	l (cm)
	14,5
	16
	18,5
	20
	23,5
	26,5
	29
	32
(Fonte: Elaborada pelo autor)
Observamos que, para cada peso total adicionado a partir de P0, dado por P-P0, a elongação l da mola é a diferença entre a posição l e a inicial, l0. Com isso, a partir das tabelas 1 e 2, obtenha novas tabelas (1-A e 2-A) nas quais são mostrados o alongamento
l em função da força F aplicada, dada por F = P-P0. Por simplicidade, chame a elongação l de x.
Tabela 1-A: valores para as forças e suas respectivas variações de medidas
	TABELA 1 - B
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	P (gf)
	15
	30
	45
	60
	75
	90
	105
	120
	l (cm)
	4,5
	8
	13
	16
	21
	25
	29
	33,5
Tabela 2-A: valores para as forças e suas respectivas variações de medidas
	TABELA 2 - B
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	P (gf)
	15
	30
	45
	60
	75
	90
	105
	120
	l (cm)
	3,5
	5
	7,5
	9
	12,5
	15,5
	18
	16
(Fonte: Elaborada pelo autor)
Com os valores das tabelas II-A e II-B, construiu-se em papel milimetrado, os gráficos de X em função de F.
3.1 TRATAMENTO DOS DADOS
3.1.1 Cálculos para o gráfico referente a F2
A) Para o eixo Ox (cm)
· Módulo para X
lx =mx(G−G0 )
m = l x = 150,0 mm =4 mm/ cm
x	G	33,5 cm
· Cálculo do Degrau
∆lx=mx D
D= 20 mm
4 mm/ cm
=5,0 cm
· Equação da Escala
lx 1=4( 4,5−0)=18,0 mm
lx 2 =4( 8,0−0)=32,0mm
lx 3=4( 13,0−0)=52,0 mm
lx =mx ¿)
lx 4 =416,0−0 )=64,0 mm
lx 5 =4( 21,0−0)=84,0 mm
lx 6 =4( 25,0−0)=100,0 mm
lx 7 =4( 29−0)=116 mm
lx 8 =4( 33,5−0)=134,0 mm
B) Para o eixo Oy (gf)
· Módulo para Y
ly =my(G −G 0)
m = l y =100,0 mm =1mm / gf
y	G	120,0 gf
· Cálculo do Degrau
∆ly =my D
D= 20 mm
1 mm/ gf
=20 gf
· Equação da Escala
ly 1 =1 ( 15,0−0 )=15,0 gf
ly 2 =1 ( 30,0−0)=30,0 gf
ly 3 =1 ( 45,0−0)=45,0 gf
ly 4 =1 ( 60,0−0)=60,0 gf
ly 5 =1 ( 75,0−0 )=75,0 gf
ly 6 =1 ( 90,0−0)=90,0 gf
ly 7 =1 ( 105,0−0)=105,0 gf
ly 8 =1 ( 120,0−0)=120,0 gf
· Equação da Reta
y=ax+ b
l y=my ¿)
Para P1(25,0;30,0) e P2(100,0;110,0), temos que,
y 2− y 1
a=	my
x 2−x 1
mx
Deste modo,
b= y / my −ax / mx
110,0−30,0
1
a= 100,0−25,0
4
· a=4,27
⇒
b= 30− 3,20 x 25 =3,3
1	4
Portanto, a equação para a reta, é: y=4,27 x+ 3,3.
3.1.2 Cálculos do gráfico referente a P0
C) Para o eixo Ox (cm)
· Módulo para X
lx =mx(G−G0 )
m = l x = 150,0 mm =7 mm/ cm
x	G	21 cm
· Cálculo do Degrau
∆lx=mx D
D= 20 mm
6 mm/ cm
=3,33 cm
· Equação da Escala
lx 1=7(3,5−0)=24,5 mm
lx 2 =7(5,0−0)=35,0mm
lx 3=7(7,5−0)=52,5 mm
lx 4 =79,0−0 )=63 mm
lx 5=7(12,5−0)=87,5 mm
lx 6 =7(15,5−0)=108,5 mm
lx 7=7(18,0−0)=126,0 mm
lx 8 =7(21,0−0)=147,0 mm
D) Para o eixo Oy (gf)
· Módulo para Y
ly =my(G −G 0)
m = l y =100,0 mm =1mm / gf
lx =mx ¿)
y	G	120,0 gf
· Cálculo do Degrau
∆ ly =myD
D= 20 mm
1 mm/ gf
=20 gf
· Equação da Escala
ly 1 =1 ( 15,0−0 )=15,0 gf
ly 2=1 ( 30,0−0)=30,0 gf
ly 3 =1 ( 45,0−0)=45,0 gf
ly 4=1 ( 60,0−0)=60,0 gf
ly 5 =1 ( 75,0−0 )=75,0 gf
ly 6=1 ( 90,0−0)=90,0 gf
ly 7 =1 ( 105,0−0)=105,0 gf
ly 8=1 ( 120,0−0)=120,0 gf
· Equação da Reta
y=ax+ b
l y=my ¿)
Para P1(8,0;10,0) e P2(60,0;70,0), temos que,
y 2− y 1
a=	my
x 2−x 1
mx
70,0−10,0
1
a= 60,0−8,0
7
· a=8,08
⇒
Deste modo,
b= y / my −ax / mx
b=10 − 8,08 x 8 =0,76
1	7
Portanto, a equação para a reta, é: y=8,08 x +0,76.
3.1.3 Coeficiente de Elasticidade das molas
Sendo k = F
x
a constante de elasticidade de uma mola, descrita a partir da Lei de
Hooke, em que
· F: intensidade da força aplicada (gf);
· k: constante de elasticidade da mola (gf/cm);
· x: deformação da mola (cm). temos que,
Para F2
k =120,0 =3,5820896 gf ou 0,035821 N
33,5	cm	cm
Para M
k =120,0 =5,7142857 gf ou 0,057143 N
21	cm	cm
4. CONCLUSÕES
O objetivo do experimento foi alcançado, visto que conseguimos determinar o Coeficiente de Elasticidade das molas F2 e M, a partir do alongamento das mesmas em função do peso suspenso em uma de suas extremidades.