Lei de Hooke

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Laboratório Física do Movimento (Física )
Nome da Prática: Prática II - Lei de Hooke
Nome do Aluno: Filipe R. G . Cassim
Data de Execução: 05/09/2024
Materiais e Métodos
INTRODUÇÃO: O presente experimento comprova que todo corpo submetido a ação de
uma força
de tração ou de compressão, sofre uma deformação. Se ao cessar a atuação dessa
força o corpo recuperar sua forma primitiva, se diz que a deformação é elástica. Via de
regra, se essa força aplicada ao corpo ultrapassar certo limite, a deformação sofrida
poderá ser permanente e a deformação resultante será chamada de deformação
plástica. A lei de Hooke é válida para os casos de deformação elástica.
OBJETIVOS: Descrever a influência da constante elástica sobre a deformação de
molas; construir e interpretar um gráfico força versus deformação em uma mola;
relacionar forças e deformações em molas; determinar a constante elástica (k) de um a
mola, a partir de dados experimentais; enunciar a Lei de Hooke; descrever o
comportamento das molas quando associadas em série e em paralelo e calcular a
constante elástica equivalente de uma a associação de molas.
MATERIAL:
Molas: Molas helicoidais com diferentes constantes elásticas e de comprimentos iguais
a 55 mm.
Suporte móvel :Facilita a aplicação das forças sobre as molas e permite medição das
deformações.
Gancho:É utilizado como suporte de acoplamento para os pesos. Pesos: Utilizados
para gerar a deformação na mola. Inicialmente para pré-tensionar a
METODOLOGIA: Na fase 01 posicionar a mola 1 na base de ensaio, depois o suporte
indicador para
a mola que se encontra na base e por último, o gancho no suporte indicador. Insira o peso
de 23
gramas no gancho e verifique a deformação inicial. Em seguida, posicione os pesos de 50
gramas no gancho e verifique a deformação que o peso gerou na mola. Insira cada um dos
outros pesos
simultaneamente, anotando a deformação da mola gerada pelo acréscimo de cada peso.
Com os dados obtidos calcula-se a constante elástica da mola M1. Depois desmonta o
experimento e realiza os mesmos procedimentos para a mola 2 e também para a mola 3,
sempre anotando os dados obtidos na tabela. Por último realiza os mesmos procedimentos
para associação em série, em conjuntos de 2 molas, e para associação em paralelo em
conjunto de 2 molas como também para o conjunto de 3 molas, sempre anotando os dados
obtidos na tabela.
RESULTADOS EDISCUSSÃO: Após a realização dos experimentos com todas as molas e
todas as combinações possíveis, tanto em série quanto paralelo, observa-se que a força
aplicada é praticamente a mesma em qualquer variação de deformação. Os resultados são
apresentados através das respostas de questionário proposto pelo roteiro.
FASE 1 – LEI DE HOOKE
1. Preencha a tabela 1 abaixo com os dados encontrados durante esta fase do
experimento.
n -Mola 01 (K= 16,77 N/m) X0 (m) Xn (m) X = Xn + X0
(m) Fn (N)
0
1 0,050 0,085 1,38 0.035
2 0,066 0,101 1,7 3 0,083 0,118 1,98 4 0,098 0,133 2,23
n -Mola 02 (K= 20,28 N/m) X0 (m) Xn (m) X = Xn + X0
(m) Fn (N)
0
1 0,044 0,076 1,55 0,032
2 0,055 0,087 1,77 3 0,067 0,099 2,00 4 0,078 0,11 2,23
n -Mola 03 (K= 18,43 N/m) X0 (m) Xn (m) X = Xn + X0
(m) Fn (N)
0
1 0,046 0,079 1,46 0,033
2 0,060 0,093 1,72 3 0,074 0,107 1,98
4 0,088 0,121 2,23
2. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para cada uma
das
molas utilizadas no experimento. Qual a função matemática representada no gráfico? R:
Função de 1° grau, pois o gráfico é uma reta.
3. O que representa o coeficiente angular (ou declividade) do gráfico F versus ∆X? R:
Representa a constante elástica da mola.
4. Com base em suas medições e observações, verifique a validade da seguinte afirmação:
“As forças deformantes são proporcionais às deformações produzidas, ou seja, F é
proporcional a ∆x.”.
- Quanto maior a deformação, maior a força, o que pode ser comprovada pelos dados
apresentados nas tabelas.
Conclusão
5. Qual mola possui a maior constante elástica? Compare seus resultados! R: A
mola 02, mas as constantes representam valores bem próximos uns dos outros.
FASE 2 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM SÉRIE
1. Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase de
experimento
n - Mola 01/ Mola 02 (K= 6,49 N/m) X0 (m) Xn (m) X = Xn + X0
(m) Fn (N)
0
1 0,145 0,262 1,7
2 0,172 0,289 1,88
0.117
3 0,199 0,316 2,05
4 0,227 0,344 2,23
n - Mola 02/ Mola 03 (K= 6,66 N/m) X0 (m) Xn (m) X = Xn + X0
(m) Fn (N)
0
1 0,141 0,258 1,72
2 0,168 0,284 1,90
0,116
3 0,193 0,309 2,05
4 0,219 0,335 2,23
n - Mola 03/ 01 (K= 6,32 N/m) X0 (m) Xn (m) X = Xn + X0
(m) Fn (N)
0
1 0,142 0,258 1,68
2 0,168 0,284 1,86
0,118
3 0,193 0,309 2,05
4 0,219 0,335 2,23
2. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em série foram os mesmos
para as duas formas de cálculo?
R: Sim. Os resultados para M1 + M2 é igual para M2 + M1, assim como M1/M3 e M2/M3
3. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para cada conjunto
de molas em série. Qual a função matemática representada no gráfico?
R: Função de 1° grau, pois o gráfico é uma reta.
4. A constante k é a mesma para qualquer conjunto em série? Em caso negativo, qual
conjunto obteve a maior constante elástica resultante?
R: Não, mas os valores das constantes são bem próximos. O conjunto M2/M3 apresenta
maior constante K.
5. Comente sobre a relação entre as constantes das molas obtidas na parte I deste roteiro e
os
resultados das configurações em série.
- Os valores das constantes em paralelo são maiores que os valores das constantes nas
molas em separadas.
6. Preencha a tabela abaixo com os dados encontrados durante esta fase experimental.
n - Mola 01/ Mola 02/ Mola 03(K= 6,49 N/m) X0 (m) Xn (m) X = Xn + X0 (m)Fn (N)
0
1 0,032 0,060 1,00
0.028
2 0,036 0,064 1,99
3 0,040 0,068 2,11
4 0,044 0,072 2,23
7. Os resultados obtidos para a constante elástica do conjunto em paralelo foram os
mesmos
para as duas formas de cálculo?
R: Sim
8. Esboce o gráfico da força aplicada (F) versus deformação da mola (∆X) para o
conjunto de
molas em paralelo. Qual a função matemática representada no gráfico? R:
Função de 1° grau, pois o gráfico é uma reta.
9. A constante k é a mesma para o conjunto em paralelo com duas molas e o conjunto
em
paralelo com três molas? Em caso negativo, qual conjunto obteve a maior constante
elástica
resultante? O que é possível concluir?
R: Não. O conjunto em paralelo com 03 molas apresenta uma constante K maior.
Conclusão
Este experimento aborda a lei de Hooke e a deformação sofrida por corpos elásticos
submetidos a uma força. Um material elástico ao ser deformado pela ação de uma
força, retorna à sua forma original quando cessada a força, determinada pela
constante elástica de uma mola
que é calculada a partir de dados experimentais, concluído que a deformação elástica
de uma mola é diretamente proporcional à força aplicada sobre a mesma.
Referência Bibliográfica
- Roteiro de práticas elaborado pela disciplina PRÁTICA LABORATORIAL DE
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL da Celso Lisboa
- Sumário teórico sobre LEI DE HOOKE disponibilizado pela disciplina PRÁTICA
LABORATORIAL DE FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I da Celso Lisboa.