Relatório Elasticidade

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Relatório de Laboratório de Física
				
Turma 46E do curso de Bacharelado Interdisciplinar em Ciência, Inovação e Tecnologia, Universidade Federal de Lavras, C.P. 3037, 37200–000, Lavras, MG, Brasil.
21 de agosto de 2024
Neste experimento, investigamos o comportamento da força elástica de diversas molas e obtivemos a constante elástica das molas a partir dos conceitos de associação de molas em série e em paralelo do experimento realizado em laboratório envolvendo diferentes tamanhos e configurações de molas, a fim de compreender as propriedades das molas e as aplicações da Lei de Hooke.
Introdução
Os estudos sobre molas e a Lei de Hooke são fundamentais em física e engenharia, pois ajudam a descrever o comportamento elástico de materiais e sistemas. A Lei de Hooke estabelece que a força necessária para esticar ou comprimir uma mola é proporcional à deformação (deslocamento) sofrida por ela, desde que não ultrapasse o limite de elasticidade do material. Isso é essencial para o desenvolvimento de estruturas, máquinas, e dispositivos que dependem de materiais elásticos, permitindo cálculos precisos de forças, tensões e deformações. 
A investigação científica através de experimentos físicos desempenha um papel crucial na compreensão e na validação de teorias fundamentais. Este relatório apresenta os resultados e a metodologia experimental de um experimento envolvendo um tripé estrela com haste metálica, suporte para molas, massas diversas, dois tipos de mola (maior e menor) organizadas em diferentes configurações (em série e paralelas) e uma régua. 
Métodos
Modelo Teórico
No experimento de soltar diferentes massas ligadas a molas presas a um tripé, a dinâmica envolve a observação de como a mola reage ao peso das massas. Quando uma massa é ligada à mola é solta, a gravidade exerce uma força sobre a massa, esticando a mola. Segundo a Lei de Hooke, essa força é proporcional à deformação da mola, ou seja, quanto maior a massa, maior será o alongamento da mola até atingir o equilíbrio.
No ponto de equilíbrio, a força elástica da mola (que tende a trazê-la de volta à sua posição original) é igual à força peso da massa. Esse equilíbrio pode ser descrito pela equação:
Para o cálculo das medidas tratadas foram feitas médias aritméticas dos dados recolhidos.
As constantes elásticas das molas foram calculadas através do cálculo da inclinação das retas Força(N) x Deslocamento(m) de cada situação, sendo:
	.	
Em seguida, para se calcular a incerteza final, foi utilizada a formula para encontrar a incerteza do equipamento para calcular a incerteza final.
	.	
Métodos Experimentais
Para a análise da prática da experiência foram utilizados: Tripé estrela com haste metálica, suporte para molas, quatro massas, quatro molas, sendo uma maior e três menores, sistema de molas e régua.
Figura acima: Imagem do dispositivo de fixação de molas empregado na condução do teste. Esse dispositivo é formado por um tripé estrela com haste metálica com suporte para molas e uma régua acoplada.
Nesse sentido, foram medidos os pesos das massas (0,5N;1,0N;1,5N;2,0N.+-0,005N), organizados em quatro configurações de molas: massas penduradas na mola menor, na mola maior, em três molas menores em série e em três molas menores em paralelo.
A partir das quatro configurações de molas foram recolhidos dados, ou seja, fixando as massas na mola e medindo os diferentes valores, sendo 10 valores de deslocamento da mola para cada massa em cada configuração, 40 valores de deslocamento para cada configuração, somando 160 valores recolhidos. Dessa forma, obtivemos uma gama de valores de deslocamento da mola referente a cada peso nela aplicado, com isso nos faltava tratar esses valores e calcular as constantes elásticas para a análise do experimento.
Resultados e Discussão
Sendo assim, foram medidos e posteriormente tratados os dados obtidos em cada situação, através de tabelas dos pesos e dos deslocamentos médios e suas incertezas, gráficos Força (N) x Deslocamento (m) e, por fim, a tabela tratada com os valores das constantes elásticas das molas nos diferentes sistemas: 
(M) Sistema de mola maior;
(m) Sistema de mola menor;
(m-s) Sistema de molas menores em série;
(m-p) Sistema de molas menores em paralelo.
(M) Sistema de mola maior.
(m) Sistema de mola menor.
(m-s) Sistema de molas menores em série;
(m-p) Sistema de molas menores em paralelo.
Constantes de elasticidade das molas:
Dessa forma, a partir das informações obtidas nos gráficos, cálculos e os valores tratados nas tabelas, foi possível ter resultados que demonstraram além de numericamente, mas do ponto de vista físico com relação a experiência e as propriedades das molas, como as diferenças dos coeficientes de elasticidade já previstos.
Conclusão
O experimento realizado com as molas sendo deformadas pelas massas proporcionou resultados significativos. A análise dos dados revelou uma boa concordância com as previsões teóricas da Lei de Hooke, mas, obviamente, considerando algumas variações nos dados, visto que o experimento não foi feito em condições ideais no sentido de não interferir causando erros e variações.
Para melhorar a precisão dos resultados obtidos, algumas medidas podem ser implementadas. Primeiramente, é essencial realizar uma calibração nas molas antes de cada experimento, garantindo que elas estejam ajustadas corretamente para registrar as medidas de deformação da forma mais confiável possível. Além disso, ajustes na montagem experimental para reduzir a resistência do ar e outros fatores externos poderiam minimizar possíveis erros.
Este estudo não apenas reforça a aplicação eficaz dos sensores na medição de fenômenos físicos complexos, como também destaca a importância da precisão experimental na validação das teorias científicas. Prosseguir com essas melhorias pode ampliar ainda mais a compreensão sobre os princípios fundamentais das molas e seu comportamento previsível, sendo um tópico de muito valor para a indústria tecnológica.
Referências
[1]https://campusvirtual.ufla.br/presencial/pluginfile.php/1509421/mod_resource/content/1/Lei_de_Hooke.pdf
[2] Bauer,Wolfgang / Westfall,Gary D. Física Para Universitários – Mecânica. Amgh Editora
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