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MULTIVIX – FACULDADE NORTE CAPIXABA 2º e 3º PERÍODO DE ENGENHARIA MECÂNICA – TURMA “A” LABORATÓRIO DE FÍSICA AUGUSTO GABRIEL TOREZANI SÁ JOÃO PEDRO BASTOS NUNES MATEUS GONÇALVES RODRIGO OLIVEIRA DE SOUZA SIDENY BARBOSA FILHO TEYLOR SANTOS VALGUER VITOR RUSSE WALACE BARRERE WALLACE RHANDER PIM BARRERE PRÁTICA 4: LEI DE HOOKE SÃO MATEUS 2014. AUGUSTO GABRIEL TOREZANI SÁ JOÃO PEDRO BASTOS NUNES MATEUS GONÇALVES RODRIGO OLIVEIRA DE SOUZA SIDENY BARBOSA FILHO TEYLOS SANTOS VALGUER VITOR RUSSE WALACE BARRERE WALLACE RHANDER PIM BARRERE PRÁTICA 4: LEI DE HOOKE Trabalho realizado sobre a disciplina de Laboratório de Física, do Curso de Engenharia Mecânica da Faculdade Multivix, como requisito para obtenção de nota bimestral. Professor: Pedro Zucatelli. SÃO MATEUS 2014. INTRODUÇÃO Neste trabalho, nosso grupo teve como desafio verificar as leis de Hooke, determinando a massa de corpos desconhecidos, a partir dos conceitos aprendidos nas aulas anteriores de Física. Pelos conceitos da lei de Hooke, sabemos que a formula é dada por: F = k.x Onde k é a constante elástica, e x é a sua deformação. Utilizando os equipamentos com o dinamômetro, conseguiremos chegar as conclusões necessárias para determinar a massa, e calcularmos as deformações de cada mola entregue para realizarmos os experimentos. DADOS EXPERIMENTAIS NOME SIGLA VALOR GRANDEZA Corpo sólido 1 0,05 Kg Corpo sólido 2 0,05 Kg Corpo sólido 3 0,09 Kg Mola 1 11 mm Mola 2 89 mm Mola 3 88 mm Peso do corpo solido 1 0,50 N Peso do corpo solido 2 0,50 N Peso do corpo solido 3 0,88 N Somatória das massas do Corpo Sólido 1 0,15 Kg Somatória das massas do Corpo Sólido 2 0,15 Kg Somatória das massas do Corpo Sólido 3 0,27 Kg Somatória da média de deformação da mola De acordo com a mola utilizada. m Somatória da média de constante elástica De acordo com a mola utilizada. N/m Média De acordo com a mola utilizada Representação da Lei de Hooke Cálculo de Peso: P = m.g P: Significa Peso, que está relacionado à multiplicação da massa e a gravidade; m: Significa Massa, que é representada em Kg; g: Significa Gravidade, é uma constante relacionada a força de atração de um corpo à terra (geralmente adotado o valor de 10m/s²); Cálculo de força elástica: F = k.x K: Significa Constante elástica, varia de acordo com a natureza do material de fabricação da mola; F: Significa Força, é uma força aplicada numa extremidade para que haja uma deformação na mola; X: Significa deformação da mola, encontrado a partir de medições da deformação da mola com a força aplicada; Tabela 1: Corpo Sólido Peso registrado no dinamômetro (N) Massa em Kg 0,80N - 0,30N = 0,50N 0,05 Kg 0,80N - 0,30N = 0,50N 0,05 Kg 1,12N - 0,24N = 0,88N 0,09 Kg Sabendo que: O dinamômetro não se encontrava zerado, com o valor registrado de 0,24N em seu marcador de peso; O peso do gancho foi somente considerado na medição de massas dos pesos c1 e c2, pois os mesmos não continham extremidades para se apoiarem no dinamômetro. O peso do gancho somado com o registro de peso do dinamômetro foi de 0,30N. Desta forma pode-se deduzir que o peso do gancho é 0,06N. Tabela 2: Com o auxílio de uma régua, todas as medidas das molas foram anotadas e foram identificadas de m1 (menor), m2 (amarela) e m3 (vermelha): Mola Comprimento em metros 0,011m 0,089m 0,088m Com os corpos sólidos e a mola identificada como m1, preencheu-se a tabela abaixo: Primeiramente, anotou-se na tabela, o peso de cada corpo medido na lista anterior, achando a deformação de cada mola e a constante elástica de cada uma. Tabela 3: ANÁLISE DA MOLA 1 Corpos Sólidos Força (N) registrada no dinamômetro Posição Inicial (x0) Posição Final (Xn) Deformação X = xn - x0 K = F/x (N/m) 0,50 11mm 13mm 0,002m 250N/m + 1,00 11mm 15mm 0,004m 250N/m 0,88 11mm 15mm 0,004m 220N/m Obs: Para o cálculo das posições do mola, o peso do gancho foi desconsiderado. O mesmo experimento será repetido em esquema de tabela para as molas 2 e 3. Tabela 4: ANÁLISE DA MOLA 2 Corpos Sólidos Força (N) registrada no dinamômetro Posição Inicial (x0) Posição Final (Xn) Deformação X = xn - x0 K = F/x (N/m) 0,50 89mm 116mm 0,027m 18,52N/m 1,00 89mm 143mm 0,054m 18,52N/m 0,88 89mm 132mm 0,043m 20,47N/m Tabela 5: ANÁLISE DA MOLA 3 Corpos Sólidos Força (N) registrada no dinamômetro Posição Inicial (x0) Posição Final (Xn) Deformação X = xn - x0 K = F/x (N/m) 0,50 88mm 118mm 0,03m 16,67N/m + 1,00 88mm 144mm 0,056m 17,86N/m 0,88 88mm 138mm 0,050m 17,6N/m CÁLCULOS Cálculo dos Pesos Peso de c1: = m.g = 0,05kg.9,81m/s² = 0,50N Peso de c2: = m.g = 0,05kg.9,81m/s² = 0,50N Peso de c3: = m.g = 0,09kg.9,81m/s² = 0,88N Cálculo das constantes elásticas da mola 1: Constante de c1: K = K = K = 250 N/m Constante de c1 + c2: K = K = K = 250 N/m Constante de c3: K = K = K = 220 N/m Cálculo das constantes elásticas da mola 2: Constante de c1: K = K = K = 18,52N/m Constante de c1 + c2: K = K = K = 18,52N/m Constante de c3: K = K = K = 20,47N/m Cálculo das constantes elásticas da mola 3: Constante de c1: K = K = K = 16,67N/m Constante de c1 + c2: K = K = K = 17,86N/m Constante de c3: K = K = K = 0,050N/m Média de Constante elástica: Média da mola 1: Média da mola 2: Média da mola 3: Cálculo da Média de deformação Cálculo para mola 1: Cálculo para mola 2: Cálculo para mola 3: Cálculo para média das massas: Primeiramente necessita-se calcular a média de massa de cada um, a partir da seguinte fórmula: m = Com esse cálculo, poderá ser estimado a valor da média de cada um dos corpos sólidos. Cálculo para média massa c1: Cálculo para média massa c2: Cálculo para média massa c3: ANÁLISE DE DADOS Obs: Os passos 1, 2, 3 e 4, foram seguidos e organizados em tabelas que podem ser encontradas no tópico de Análises Experimentais. 5. Verifique se há alguma relação entre a força de tração aplica à mola e as respectivas deformações. Foi observada e o grupo concluiu que a deformação da mola irá variar de acordo com o material da mesma, a tração irá influenciar no tamanho da sua deformação. 6. Faça um gráfico da Força versus a Deformação em papel milimetrado (no eixo vertical coloque Força); 7. Determine, para cada caso acima, o valor médio da constante da mola; Os valores podem ser encontrados no tópico de Análise de Dados, na parte cujo os cálculos de média de constante se encontram. 8. Analisando a tabela e o gráfico ponha em palavras o que você observou sobre a relação entre F e x; 9. Faça a representação física dessa lei montando um esquema de forças; A representação se encontra na seção de Dados Experimentais. 10. Para cada análise acima ( 1, 2 e 3), calcule a média da deformação; Tais repostas são encontradas no tópico de Cálculos. 11. Como nessa experiência F = m.g = k.x, então m = (k.x)/(g). Estime a massa de c1, c2 e c3; Tais repostas são encontradas no tópico de Cálculos. 12. Compare as massas obtidas no item 11 e no item 2; Pela comparação notou-se que as massas nos itens 11 e 2, são idênticas, comprovando que o valordas massas são as mesmas em cada uma. CONCLUSÃO O grupo pode concluir, que com a equação de Hooke, e com conceitos sobre gravitação e medição corretas das medidas e dos pesos dos materiais, é possível encontrar a massa real do material apartir de seus cálculos. Deste modo, foi possível provar as funcionalidades de sua lei, lembrando que a deformação da mola se dá em conta do material utilizado para sua fabricação, assim, uma mola terá diferente coeficiente de deformação, em diferentes quantidades de massa aplicada a mesma em um sistema. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/fe.php http://www.infoescola.com/fisica/lei-de-hooke/ http://www.mundoeducacao.com/fisica/lei-hooke.htm
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