Relatório de Física_Lei de Hooke-1

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FACULDADE PITÁGORAS 
Curso: Engenharia Química 
 Disciplina: Física Período; terceiro (3º) sala 220 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO TÉCNICO 
A Lei de Hooke- Força Elástica 
 
 
 
 COMPONENTES DA EQUIPE: 
 
Adriana Freitas Matos 
Anizia Furtado Durans 
Edvander Prudente 
Gessé Ribeiro 
Marcos Araújo 
Maxwell Costa Bezerra 
Soalisson Raposo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís, 13 de Novembro de 2016. 
 
Engenharia Química | Física| Lei de Hooke 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO TÉCNICO 
 Lei de Hooke- Força Elástica 
 
 
 
 
Relatório apresentado como requisito parcial para 
aprovação na disciplina Física I do curso de 
Engenharia Química da Faculdade Pitágoras - 
Prática sob a orientação do professor José 
Ferreira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Luís, 13 de Novembro de 2016 
 
 
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 SUMÁRIO 
 
 
 
 
1 Introdução.................................................................................................................... 4 
 
2 Objetivos...................................................................................................................... 6 
 
 2.1 Experimento.................................................................................................. 6 
 
 2.2 Material.......................................................................................................... 6 
 
3 Procedimento.................................................................................................................. 7 
 
4 Resultado............................................................................................................... 9 
 
 4.1 Discussão........................................................................................................ 10 
 
5 Conclusão................................................................................................................... 10 
 
10 Referencias Bibliográficas............................................................................................. 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
 A lei de Hooke descreve a força restauradora que existe em diversos sistemas 
quando comprimidos ou distendidos. Qualquer material sobre o qual exercermos uma força 
sofrera uma deformação, que pode ou não ser observada. Apertar ou torcer uma borracha, 
esticar ou comprimir uma mola, são situações onde a deformação nos materiais pode ser 
notada com facilidade. Mesmo ao pressionar uma parede com a mão, tanto o concreto quanto 
a mão sofrem deformações, apesar de não serem visíveis. A força restauradora surge sempre 
no sentido de recuperar o formato original do material e tem origem nas forças 
intermoleculares que mantém as moléculas e/ou átomos unidos. Assim, por exemplo, uma 
mola esticada ou comprimida irá retornar ao seu comprimento original devido a ação dessas 
forças restauradora. Enquanto a deformação for pequena diz-se que o material está no 
regime elástico, ou seja, retorna a sua forma original quando a força que gerou a deformação 
cessa. Quando as deformações são grandes, o material pode adquirir uma deformação 
permanente, caracterizando o regime plástico. Neste experimento trataremos de deformações 
pequenas em molas, ou seja, no regime elástico. 
 A figura abaixo mostra uma mola com comprimento natural xo. Se esta for 
comprimida até um comprimento xxo a força restauradora F terá o sentido mostrado em 1c. 
Em todas as situações descritas a força F ´e proporcional `a deformação ∆x, definida como ∆x 
= x – xo. 
 
 
Figura 1- Lei de Hooke 
 
 
 
 
Segundo Robert Hooke (1635-1703), a intensidade da força aplicada à mola é diretamente 
proporcional à sua deformação (x). De fato, quanto mais deformada (comprimida ou 
alongada) a mola estiver, maior é a força sobre ela aplicada. Tendo a deformação como a 
variação do comprimento inicial e final. Desta forma, a Lei de Hooke, oferece uma maneira de 
calcular a força elástica: 
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Figura 2: Mola helicoidal sustentando em (a) somente um suporte e em (b) um corpo 
de massa m, o que provoca um deslocamento x em relação a sua posição inicial. 
 
 
 
 
 
 A região onde é valida a Lei de Hooke é chamada de região elástica da mola: Ela 
sempre voltará ao seu comprimento original para as deformações compreendidas nesse 
intervalo. Se continuarmos a deformar a mola, poderemos passa para uma região na qual ela 
não retornará ao seu tamanho original, deformando-se permanentemente e se a força for 
excessiva, a mola poderá até mesmo se romper. 
 Em outras palavras, no regime elástico há uma dependência linear entre F e a 
deformação ∆x. Este é o comportamento descrito pela lei de Hooke: onde k é a constante de 
proporcionalidade chamada de constante elástica da mola, e é uma grandeza característica 
da mola. O sinal negativo indica o fato de que a força F tem sentido contrário a ∆x. Se k é 
muito grande significa que devemos realizar forças muito grandes para esticar ou comprimir a 
mola, portanto seria o caso de uma mola ”dura”. Se k é pequeno quer dizer que a força 
necessária para realizar uma deformação é pequena, o que corresponde a uma mola ”macia”. 
As figuras 2a e 2b mostram a situação que iremos tratar nesta experiência. Consiste de uma 
mola não distendida suspensa verticalmente, com comprimento natural xo. Em 1b, temos a 
mesma mola sujeita a ação de uma força que a distende até um comprimento x= xo+∆x. A 
força que distende a mola e devida ao peso P de um corpo com massa m, pendurado na 
extremidade inferior da mola. Na situação de equilíbrio mostrada na figura 1b, temos duas 
forças de m´módulos iguais e sentidos contrários F e P agindo sobre o corpo. Uma delas e 
devida ao peso P=mg, onde g é aceleração da gravidade. A outra deve- se á força 
restauradora da mola e ´e tal que F=-P. Temos então da Lei de Hooke: F = −k∆x = −P =⇒ 
P=k∆x 
Engenharia Química | Física| Lei de Hooke 6 
 
Figura 3: (a) Mola sem ação de força externa. xo corresponde ao seu comprimento 
natural. (b) Mola sob ação de um corpo de peso P=mg, o qual deforma a mola de um 
valor ∆x = x − xo. 
 
 
 
2. OBJETIVO 
 
 Através de atividade realizada em laboratório, este experimento tem o objetivo de 
enunciar a Lei de Hooke, validando-a e demonstrando a deformação causada pela força 
exercida sobre um corpo, no caso, molas helicoidais, encontrando assim sua constante 
elástica k que atribui parâmetros para que a mola volte a seu estado inicial sem deformações. 
 
2.1 EXPERIMENTO 
 
Para determinarmos experimentalmente a constante k utilizaremos o seguinte 
procedimento. Mediremos a deformação ∆x da mola, para diferentes pesos colocados em sua 
extremidade livre e traçaremos o gráfico do peso empregado contra ∆x. 
 
Figura 3: Gráfico de Coeficientes angular e linear para a Lei de Hooke. 
 
 
 
 
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2.2 MATERIAL 
 
 Os materiais utilizados na realização do experimento foram: 
 
 Quantidade Equipamento 
01 01(um) Painel de força NDF 
02 04(quatro) Pesos variados 
03 01(uma) Régua 
04 01(um) Perfil universal com escala milimétrica 
05 02(dois) Fixadores metálicospara segurar os pesos 
 
 
 
 
 
 
Foto 1- Painel de Força Foto 2- Pesos ( Massas acopláveis) 
 
 
 
 
 
Foto 3- Régua Foto 4-Fixador metálico de massas 
acopláveis 
 
 
3. PROCEDIMENTO 
 
 O experimento consiste em aplicar várias forças (pesos) a uma mola helicoidal em 
posição vertical e medir os alongamentos produzidos. A principio, todo o equipamento é 
montado para dar inicio ao experimento. Todos os comprimentos iniciais das molas são 
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aferidos e devidamente anotados. Após a fixação da mola no suporte, um peso é 
devidamente colocado na parte inferior da mola, provocando uma força elástica, resultando 
numa variação da deformação da mola, que também é medida e devidamente anotada, 
permitindo calcular a variação de deformação . Em seguida é retirado o peso e verificado 
visualmente se a mola retornou à sua condição normal. O processo é repetido com a 
colocação de mais pesos, e o mesmo com duas molas associadas e em paralelo. 
3.1 Experimento 1 
 
 
 
 
 
Foto 5- Fixação da massa acoplável -1 Foto 6- Medição da escala milimétrica 
Força Elongação(x) 
 
0,46 
 
2,5 
 
3.2 Experimento 2 
 
 
 
 
 
Foto 7- Fixação da massa acoplável -2 Foto 8- Medição da escala milimétrica 
Força Elongação(x) 
 
0,20 
 
1,1 
 
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3.3 Experimento 3 
 
 
 
 
 
Foto 9- Fixação da massa acoplável -3 Foto 10- Medição da escala milimétrica 
Força Elongação(x) 
 
0,65 
 
3,6 
 
3.4 Experimento 4 
 
 
 
 
 
Foto 11- Fixação da massa acoplável -4 Foto 12- Medição da escala milimétrica 
Força Elongação(x) 
 
1,88 
 
10,0 
 
 4 RESULTADO 
 
Experimento 1= 0,46 2,5 = 0,184 
 
Experimento 2= 0,20 1,1 = 0,174 
 
Experimento 3= 0,68 3,6 = 0,180 
 
Experimento 4= 1,88 10,0 = 0,188 
 
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 4.1 DISCUSSÃO 
 
 De acordo com os resultados, pode-se provar que, à medida que se aumenta o peso 
(F), o comprimento da mola aumenta proporcionalmente de acordo com a equação (1), na 
qual k é a constante de deformação da mola e X a deformação sofrida, enunciada pela lei de 
Hooke. Outro ponto observado é 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. 
 
 
 
 5 CONCLUSÃO 
 
 Realizamos o experimento no laboratório, junto ao grupo de alunos com o 
acompanhamento do professor José Ferreira, que nos instruiu como devíamos prosseguir 
com o experimento. Inicialmente, prendemos a mola na vertical na sua extremidade superior a 
um suporte fixo sobre a bancada, associando a ela uma haste para colocar os respectivos 
pesos, tomando assim, como base um ponto em que a mola permanece em repouso, medida 
pela régua milimetrada, esse ponto é chamado de ponto de equilíbrio da mola. Na 
extremidade inferior suspende-se um corpo de uma determinada massa (escolhida 
aleatoriamente por nós no laboratório). Este procedimento foi repetido 4 vezes, sendo que em 
cada vez, acrescia-se outra massa, sem retirar a primeira colocada, e media-se então, a 
deformação sofrida pela mola. Este procedimento foi repetido com as molas individualmente 
(Foto 5), com as molas em paralelo (Foto 6), e com as molas em série (Foto 7). Em seguida, 
com os valores de massa e deformação da mola obtidos, foram calculados os valores de 
força, constante elástica da mola, e constante média com o seu desvio padrão. Assim pode-
se determinar a relação existente entre a variação da força e a variação do comprimento 
como é mostrado na tabela acima. (Para podermos fazer os cálculos, tivemos que fazer a 
conversão dos pesos de Kg para Newtons). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
 <http://blogdaengenharia.com/lei-de-hooke/> Acessado em 18 de novembro às 15:57. 
 
 <http://coral.ufsm.br/gef/Dinamica/dinami11.pdf> Acessado em 18 de novembro 
 
 <http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/franca/materiais/E1_Lei_de_Hooke.pdf> 
Acessado em 19 de novembro.