CONSTANTE ELASTICA -

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
CAMPUS CURVELO - GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
Disciplina: Física Experimental I (DFG.19) 
Professor: Tiago Souza Pacheco
Grupo: Jussara Kelle da Fonseca
 Luísa Mendes Araújo Moreira 
 Marphísia Cristina Rodrigues
 Renata Gomes Marques
 Yasmim Francinne da Rocha Silva
 CONSTANTE ELÁSTICA DAS MOLAS
1. Introdução
É de nosso conhecimento, que todo corpo quando sobre uma força de compressão ou tração tende a se deformar, com as molas essa deformação não é diferente. 
A lei de Hooke é usada para calcular a força elástica que é produzida pela deformação de uma mola ou outros materiais elásticos. Quando um corpo elástico é comprimido ou esticado, uma força restauradora tende a fazê-lo voltar ao seu formato original. Tal força é proporcional à deformação sofrida pelo corpo, bem como à sua constante elástica.
A força elástica é uma importante aplicação das leis de Newton e, a partir dela, é possível compreender com facilidade o comportamento da 3ª lei de Newton, a lei da ação e reação.
 De acordo com a lei de Hooke, quando uma força é aplicada sobre uma mola, ela é capaz de deformar a mola, consequentemente, a mola produz uma força contrária à força externa, chamada de força elástica. Essa força torna-se maior de acordo com a deformação da mola. Veja a fórmula utilizada para o cálculo da força elástica:
 				 
 Fel – força elástica (N)
k – constante elástica (N/m)
 x – deformação da mola (m)
O sinal negativo presente nesta fórmula, diz respeito ao sentido da força elástica, que é sempre oposto à variação de comprimento sofrida pela mola (x). Se essa variação é positiva, a força é negativa, isto é, possui sentido oposto.
 A imagem acima representa exatamente isso, pois quando apertamos uma mola com os nossos dedos, ela reage com uma força elástica oposta a que foi aplicada. 
A constante elástica mede a rigidez da mola, isto é, a força que é necessária para fazer com que a mola sofra uma deformação. Molas que apresentam grandes constantes elásticas são mais dificilmente deformadas, ou seja, para fazer o seu comprimento variar, é necessário que se aplique uma força maior. A constante elástica é uma grandeza escalar, e a sua unidade de medida, de acordo com o S.I. é o N/m (newton por metro).A deformação ou elongação é a medida da variação do comprimento da mola. Nesse sentido, pode ser calculada pela diferença entre o comprimento final e o comprimento inicial da mola. Quando a mola se encontra em seu tamanho original, livre da ação de forças que a deformem, a elongação é nula.
 
 				
x – Deformação da mola (m)
LF – Comprimento final da mola (m)
L0 – Comprimento inicial da mola (m)
 
Perceba que, na fórmula acima, se o comprimento final da mola for maior que o comprimento inicial, a deformação será positiva (x > 0); caso contrário, quando o comprimento final da mola for menor que o comprimento inicial, a deformação será negativa (x <0).
 Podemos dizer também que a associação entre as molas influencia diretamente em sua deformação também, o que iremos comprovar neste experimento.
A associação em paralelo tem uma constante elástica equivalente de 2𝑘 e a associação em série tem constante elástica equivalente a 𝑘/2. Então notamos que quando a associação de duas molas é feita em paralelo, podemos notar que ela se torna mais resistente a deformação, assim aumentando a força elástica criada pelo sistema, já quando elas estão em série, notaremos também que isso influência na sua deformação, tornando-a mais fácil de sofrer a ação da mesma. 
O gráfico utilizado para analisar a lei de Hooke relaciona a intensidade da força elástica, em N, em relação à elongação da mola. No gráfico da força em função da deformação, é possível obter a constante elástica da mola. Nesse caso, a constante elástica representa a inclinação da reta, podendo ser obtida a partir da divisão entre o módulo da força (F) pelo módulo da deformação (x).
GRÁFICO REPRESENTA A APLICAÇÃO DA LEI DE HOOKE
O gráfico acima mostra o comportamento do gráfico em que foi aplicado a Lei de Hooke, onde a medida em que a força aplicada sobre a mola é diretamente proporcional a sua deformação.
2. Objetivo
Determinar a constante elástica das molas com diferentes associações, sendo elas simples, em série e em paralelo.
3. Materiais
Para a realização do experimento serão necessários os seguintes materiais:
· 01 haste de fixação
· 02 molas
· 01 régua
· 10 bolinhas metálicas
· 01 saco plástico
· 01 gancho de metal
4. Dados experimentais
4.1) Preparo do experimento
 Para realizar o experimento colocou-se uma mola simples suspensa em uma haste de fixação e, com um suporte em sua extremidade livre foram inseridas bolinhas metálicas e obtidos um conjunto de alongamentos para uma análise de variação de elasticidade da mola, a cada bolinha inserida. O processo foi realizado novamente, mas com as molas em série e logo após em paralelo, como mostra as imagens tiradas em laboratório.
Experimento realizado com uma mola simples.
Experimento realizado com molas em série.
Experimento realizado com molas em paralelo.
4.2) Efeito do sistema e dados experimentais
 Após as medições realizadas a cada bolinha inserida, os dados obtidos serão apresentados na tabela abaixo:
g = (9,78 ± 0,05) m/s² Massa usada m = (30,0 ± 0,2) g
	MOLA SIMPLES
	MOLA EM SÉRIE
	MOLA EM PARALELO
	N° de objetos/ Peso (N)
	Alongamento (± 25) cm
	N° de objetos/ Peso (N)
	Alongamento (± 25) cm
	N° de objetos/ Peso (N)
	Alongamento
 (± 25) cm
	01
	293,40
	2,10
	01
	293,40
	3,10
	01
	293,40
	0,00
	02
	586,80
	5,90
	02
	586,80
	7,20
	02
	586,80
	0,40
	03
	880,20
	9,80
	03
	880,20
	11,60
	03
	880,20
	1,70
	04
	1173,60
	13,70
	04
	1173,60
	15,40
	04
	1173,60
	4,10
	05
	1467,00
	18,30
	05
	1467,00
	19,30
	05
	1467,00
	5,90
	06
	1760,40
	22,10
	06
	
	--
	06
	1760,40
	7,60
	07
	
	--
	07
	
	--
	07
	2053,80
	9,50
	08
	
	--
	08
	
	--
	08
	2347,20
	11,40
	09
	
	--
	09
	
	--
	09
	2640,60
	13,60
	10
	
	--
	10
	
	--
	10
	2934,00
	15,20
Durante o procedimento de adição de bolinhas com as molas simples e em série, não é recomendado inserir maiores quantidades delas pois o risco de alongamento das molas é grande e pode causar deformações. Com esses dados observamos que a constante elástica de uma mola depende da forma em que usamos a mesma. Se quisermos fazer com que a mola seja mais resistente devemos usar um sistema de molas em paralelo, isso porque desta maneira a constante elástica da mola fica dobrada (2k), quando se utiliza o sistema de molas em série, diminui a resistência dela, visto que sua constante é dividida pelo número de molas em serie, passando a ser a metade da constante da mesma mola simples (k/2).
5. RESULTADOS 
O gráfico abaixo mostra o efeito em uma mola simples.
A regressão linear esta apresentada na forma de uma função afim, sendo ela do tipo: 
f(x) = ax + b
Onde mostra que a força aplicada sobre a mola é diretamente proporcional a sua deformação.
O gráfico abaixo mostra o efeito em uma mola em série
O gráfico abaixo mostra o efeito em uma mola em série, com sua respectiva regressão linear.
O gráfico abaixo mostra o efeito em uma mola em paralelo 
O gráfico abaixo mostra o efeito em uma mola em paralelo, com sua respectiva regressão linear.
6. Conclusão 
Ao final deste trabalho podemos concluir que as molas quando usadas em paralelo são mais resistentes que as demais, isto porque quando elas associadas dessa maneira a sua constante elástica é dobrada, o que ocorre de forma inversa quando usadas em série, pois assim sua constante passa a ser a metade.
Vale ressaltar que a os pontos estão fora da regressão por causa da propagação de erro que ocorre quando fazemos a coleta de dados em laboratório, mas independente disso conseguimos observar a deformação das molas. 
7. Referências bibliográficas 
1. Roteiros de Física Experimental CEFET-MG Curvelo 
2. Física Experimental Básica–Mecânica: 	https://www.fisica.ufmg.br/ciclobasico/disciplinas/feb-mecanica/3. https://www.youtube.com/watch?v=t3PRFItFGsE&ab_channel=Laborat%C3%B3riodeF%C3%ADsicaExperimentalB%C3%A1sicaUFMG
	
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