Relatório Fisica Experimental

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC
RELATÓRIO TÉCNICO
A Lei de Hooke
Araranguá, 2015
Bianca de Espíndola Manoel
 Caroline Stefini de Oliveira
RELATÓRIO TÉCNICO
A Lei de Hooke
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Laboratório de Física Experimental, no Curso de Engenharia da Computação, na Universidade Federal de Santa Catarina.
Prof. Dr. Maurício Girardi
Araranguá, 2015
OBJETIVOS
Através da atividade realizada em laboratório, este experimento tem o objetivo de mostrar na pratica a Lei de Hooke, demonstrando a deformação causada por uma força exercida sobre um corpo, no caso, duas molas helicoidais, encontrando assim sua constante elástica k que atribui parâmetros para que a mola volte a seu estado inicial sem deformações.
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RESUMO
Este relatório trata-se de um experimento relacionado à mecânica, onde foram utilizadas duas molas, de diferentes tamanhos e pesos (chamados de mola1 e mola2). Neste experimento foi medido o período das molas com diferentes massas. Falaremos também brevemente sobre a lei de Hooke, e os gráficos de cada mola, onde podemos observar a constante elástica de ambas às molas.
Palavras-chave: Relatório técnico-científico. Lei de Hooke. Massa Mola, Mecânica.
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INTRODUÇÃO TEORICA
		
Lei de Hooke (homenagem a Robert Hooke), cientista inglês do final do século XVII. O sinal negativo indica que o sentido da força elástica é sempre oposto ao sentido do deslocamento da extremidade livre da mola. A constante k é chamada de constante elástica (ou constante de força) e é uma medida da rigidez da mola. Quanto maior o valor de k, mais rígida é a mola, ou seja, maior é a força exercida pela mola para um dado deslocamento. A unidade de k no SI é o newton por metro.
			 
Um oscilador massa-mola ideal é um modelo físico composto por uma mola sem massa que possa ser deformada sem perder suas propriedades elásticas, chamada mola de Hooke, e um corpo de massa m que não se deforme sobre ação de qualquer força.
Este sistema é fisicamente impossível já que uma mola, por mais leve que seja jamais será considerada um corpo sem massa e após determinada deformação perderá sua elasticidade. Enquanto um corpo de qualquer substância conhecida, quando sofre a aplicação de uma força, é deformado, mesmo que seja de medidas desprezíveis.
Mesmo assim, para as condições que desejamos calcular, este é um sistema muito eficiente. E sobre determinadas condições, é possível obtermos, com muita proximidade, um oscilador massa-mola.
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 MÉTODO EXPERIMENTAL
O experimento que foi realizado consiste em aplicar várias forças (pesos) a uma mola vertical. Onde foi determinado um ponto inicial, em que mola sem peso algum estava fixa. E depois, seriam realizadas outras medidas. Onde iria variar o peso colocado na mola e o tempo levado para completar um período. Tendo como objetivo, determinar graficamente, a constante elástica de uma mola. Para que este experimento pudesse ser realizado foram usados os seguintes materiais disponíveis no kit: 
( Suporte;
( Ganchos;
( Cronometro Digital;
( Molas
( Pesos;
( Régua Milimétrica;
Depois de montado o suporte, uma haste metálica foi colocada em sua parte superior. Onde esta possuía um furo na ponta. Neste furo as molas foram penduradas. Com régua milimétrica, mascamos aproximadamente a posição inicial da mola.
 Na outra extremidade da mola foi colocada uma haste metálica com um suporte inicial de 1g para que fosse possível medir a deformação que ela sofreria ao colocarmos pesos variados.
Colocou-se então 5 pesos (forças) diferentes e foi medida a deformação causada por cada um desses pesos na mola. Com a coleta destes dados foi possível criar uma tabela de variação para cada uma das molas:
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RESULTADOS
 Mola 1:
Tamanho original: 4,12 cm ± 0,05 cm
Peso original: 0,15 N
Tabela com os pesos:
	 Peso (N)
		Deformação (m)
	0, 098 
	13, 2 x 10^-2 ±  0,1
	0, 196 
	16, 0 x 10^-2 ± 0,1
	0, 294 
	19, 3 x 10^-2 ± 0,1
	0, 392 
	22,5 x 10^-2 ± 0,1
	0, 490
	25,8 x 10^-2 ± 0,1
Mola 2:
Tamanho original: 18,56 cm ± 0,05 cm
Peso original: 0,051 N
Tabela com os pesos:
	 Peso (N)
		Deformação (m)
	0, 098 
	0,6 x 10^-2 ±  0,1
	0, 196 
	0,9 x 10^-2 ± 0,1
	0, 294 
	1,6 x 10^-2 ± 0,1
	0, 392 
	1,9 x 10^-2 ± 0,1
	0, 490
	2,6 x 10^-2 ± 0,1
	Após medirmos a deformação da mola, e a determinação da constante elástica pelo método estático, encontramos os coeficientes linear e angular, por regressão linear, juntamente com as incertezas sigma B. 
Respeitando as regras de propagação de erros e algarismos significativos, encontramos a constante da mola, para a Mola 1 e Mola 2, juntamente com a melhor reta, vinda da regressão linear, que foi representada em papel milimetrado, seguindo as regras para confecção de gráficos (escalas, barra de erros, símbolos, etc).
 Usando a fórmula F=kx, não foi preciso linearizar, pois tal fórmula já é linear.
 *Mola 1 com as massas e mola 2 com as massas*
	No segundo experimento, foram colocados pesos em cada mola, e com um cronometro foi medido o tempo de oscilação da mola, em 10 períodos. Com os valores obtidos, foi possível montar uma tabela para cada uma das molas:
 
 Mola 1:
	 Peso (g)
		Tempo
	30
	0,703
	40
	0,756
	50
	0,816
	60
	0,915
	70
	0,987
		
				Mola 2:
	 Peso (g)
		Tempo
	50
	0,344
	60
	0,400
	70
	0,416
	80
	0,444
	90
	0,466
Então, determinamos a constante elástica pelo método dinâmico e linearizamos a equação T=2*Pi*(m/k)^1/2,  lembrando que m=M+m'  onde M é a massa dependurada da mola, e m' é uma massa proporcional à massa da própria mola. 
Encontramos os coeficientes linear e angular por regressão linear, juntamente com as incertezas sigmaA, sigmaB, juntamente com a constante da mola e m’ para as duas molas. 
Os dados experimentais, e a melhor reta vinda da regressão linear, foram representados graficamente em papel milimetrado, seguindo as regras para confecção de gráficos (esca nm mla, barras de erro, símbolos, etc). Logo, comparamos m com a massa da mola medida com o dinamômetro.
 
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CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
	Conseguimos comprovar que: à medida que se aumenta o peso (F), o comprimento da mola aumenta proporcionalmente de acordo com a equeção da mola, na qual k é a constante de deformação da mola e X a deformação sofrida, enunciada pela lei de Hooke.
E ainda conseguimos observar que no experimento realizado a mola não ultrapassou seu limite de elasticidade, uma vez que, ao serem retirados os pesos, as molas retornaram para a posição inicial praticamente, sofrendo apenas uma mínima variação.
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REFERÊNCIAS
PIACENTINI, João J. et al. Introdução ao Laboratório de Física. 5. ed. Florianópolis: Ed. da UFSC, 2013. 126 p