Relatório - Lei de Hooke

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA ELETRICA 
 DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE FÍSICA 1 (LF-1) 
DOCENTE: MIRIAN LACO 
DISCENTES: • ADALBERTO DE CARVALHO (e-mail: adalbertorumoaoouro@gmail.com) • ELVIS A. G. E SOUZA FILHO (e-mail: elvis_souza05@hotmail.com) • EUDES APARECIDO ROLA (e-mail: eudes.amarelo87@gmail.com) • FABIOLA DUDA MACEDO (e-mail: fabíola_duda_macedo@hotmail.com) • FABRICIO GUERREIRO BRAGA (e-mail: fabricioguerrerobraga@outlook.com) • GIANE JULIANI (e-mail: giane_ju@hotmail.com) • LUCAS FIGUEREDO (e-mail: lucas64eng@gmail.com) RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA Lei de Hooke Resumo: A lei de Hooke está relacionada a elasticidade de corpos e é definida pela deformação causada por uma força exercida sobre eles, essa deformação pode ser deliberada como sendo de dois tipos, do tipo elástica, onde o corpo volta ao estado inicial caso a força deixe de ser aplicada e do tipo plástica, onde o corpo se deforma permanentemente, não voltando ao seu estado inicial. No caso da aplicação de molas, pode-se também associá-las de diferentes formas, em busca de aumentar a elasticidade, ou a rigidez do sistema. 1. Objetivos Encontrar experimentalmente a constante elástica em diferentes forças, calcular o coeficiente angular da reta e compará-lo ao coeficiente linear da reta, gerada pelo gráfico da força em função da deformação, analisando-os nas diversas experiências, comparar a relação existente entre as forças e a deformação da mola. Com os resultados experimentais obtidos, estuda-los e chegar as conclusões de acordo com as definições de propriedades dadas pela física clássica. 2. Introdução A Lei de Hooke é dada pela equação ܨ௘௟ = ݇∆ܮ, ela foi formulada através de estudos realizados em molas. A lei leva em consideração a constante elástica, que é a razão da força aplicada sobre o corpo pela deformação sofrida. O limite da força que pode ser aplicado em um corpo antes que o mesmo seja deformado permanentemente é chamado de limite de elasticidade. A constante elástica de uma mola depende diretamente da dimensão e do material de fabricação da mesma. Se não rompermos o limite elástico do material o mesmo deverá voltar a sua forma original após a força deixar de ser aplicada. 
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 3. Procedimento Experimental 3.1. Materiais Para realizarmos experimentos e medições da constante elástica utilizamos dos seguintes materiais:  01 fixador metálico para pendurar mola;  01 tripé;  01 régua milimetrada 400mm;  01 fixador metálico com manípulo;  01 manípulo com cabeça de plástico;  01 indicador de plástico esquerdo com fixação magnética;  01indicador de plástico direito com fixação magnética;  01 mola grande;  04 massas aferidas 50g com gancho;  03 molas pequenas;  01 haste fêmea 405mm;  01 haste macho 405mm ;  01 acessório para associação de molas; 3.2. Procedimentos Os procedimentos experimentais foram divididos em etapas de experimentação, onde realizamos medições utilizando a mola grande com diferentes pesos e três molas pequenas associadas em serie e paralelo também com diferentes pesos. EXPERIMENTO 1 – MEDIÇÕES COM DIFERENTES PESOS Medições de deformação da mola grande com diferentes pesos. 
Nesse experimento foram utilizados 4 (quatro) pesos de 0,50N, a régua milimetrada, o fixador metálico, o fixador com manipulo, o manipulo cabeça de plástico, o tripé, os indicadores de plástico com fixação magnética, as duas hastes e a mola grande. Como se faz necessário antes de todo experimento, foi feita a preparação do ambiente, montando o equipamento de medição e definindo a posição inicial da mola, conforme descrito na apostila utilizada. Com o ambiente preparado iniciou-se a experimentação. Inicialmente, com o comprimento da mola anotado utilizando metro como unidade de medida, prendeu-se um dos pesos de 0,50N na extremidade livre da mesma, com isso a mola se deformou, aguardou-se então que o sistema entrasse em repouso, anotando-se assim o comprimento final da mola também utilizando metro como unidade de medida. Com os dados obtidos calculou-se a deformação 
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 sofrida pela mola através a equação ∆ܮ = ܮ௙ − ܮ௜. Repetindo o procedimento anterior adicionando um peso de 0,50N por vez até utilizar-se todos os 4 pesos, montando assim a tabela a seguir: F(N) ۺܑ(ܕ) ۺ܎(ܕ) ∆ۺ(ܕ) 0,50 0 0,075 0,075 1,00 0 0,145 0,145 1,50 0 0,220 0,220 2,00 0 0,295 0,295 Com os dados da tabela acima se montou então o gráfico abaixo de ܨ em função de ∆ܮ. 
 Com os dados obtidos calculou-se então a razão média de F para ∆ܮ, obtendo assim ܨ௠௘ௗ ∆ܮ௠௘ௗ⁄ = 6,78ܰ/݉, que segundo a Lei de Hooke é a constante elástica da mola estudada. EXPERIMENTO 2 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM SÉRIE. Experimentação com molas em série, com diferentes pesos. 
Nesse experimento foram utilizados 2 (dois) pesos de 0,50N, a régua milimetrada, o fixador metálico, o fixador com manipulo, o manipulo cabeça de plástico, o tripé, os indicadores de plástico com fixação magnética, as duas hastes e as 3 molas pequenas. Como se faz necessário antes de todo experimento, foi feita a preparação do ambiente, montando o equipamento de medição, definindo a posição inicial das molas, conforme descrito na apostila utilizada. Com o ambiente preparado iniciou-se a experimentação. Primeiramente foi feita a experimentação associando duas molas pequenas em série, medindo assim o comprimento inicial das molas, logo em seguida prendeu-se 1 (um) peso de 0,50N na extremidade livre da mola, após o sistema 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4
F
L
F
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 entrar em repouso mediu-se o comprimento final das molas, repetindo o experimento com 2 (dois) pesos de 0,50N, obtendo assim os dados da tabela a seguir. F(N) ۺܑ(ܕ) ۺ܎(ܕ) ∆ۺ(ܕ) ۴/∆ۺ(ܕ) Média 0,50 0 0,105 0,105 4,76 4,81 1,00 0 0,205 0,205 4,87 Interpretando os dados da tabela acima, através da Lei de Hooke temos ܨ௠௘ௗ ∆ܮ௠௘ௗ⁄ = 4,81ܰ/݉, que é a constante elástica do sistema de molas estudado. Comparando o resultado obtido nesse experimento com o resultado do Experimento 1, nota-se que a constante elástica das duas molas pequenas em série é menor que a constante elástica da mola grande, indicando assim que a mola grande tem menor facilidade para se deformar, quando comparada com as molas pequenas, ou seja, a mola grande é mais rígida que as duas molas pequenas associadas em série. A segunda parte desse experimento consiste na associação das três molas pequenas em série, novamente medindo o comprimento inicial das molas, logo após prendeu-se o peso de 0,50N na extremidade livre das molas, após o sistema entrar em repouso anotou-se o comprimento final, repetindo novamente, mas com 2 (dois) pesos de 0,50N obteve-se os dados da tabela a seguir. F(N) ۺܑ(ܕ) ۺ܎(ܕ) ∆ۺ(ܕ) ۴/∆ۺ(ܕ) Média 0,50 0,100 0,255 0,155 3,22 3,245 1,00 0,075 0,380 0,305 3,27 EXPERIMENTO 3 – ASSOCIAÇÃO DE MOLAS EM PARALELO. Experimentação com molas em paralelo, com diferentes pesos. 
Nesse experimento foram utilizados 4 (quatro) pesos de 0,50N, a régua milimetrada, o fixador metálico, o fixador com manipulo, o manipulo cabeça de plástico, o tripé, os indicadores de plástico com fixação magnética, as duas hastes, as 3 molas pequenas e o acessório para a associação das molas. Como se faz necessário antes de todo experimento, foi feita a preparação do ambiente, montando o equipamento de medição, definindo a posição inicial das molas, conforme descrito na apostila utilizada. Com o ambiente preparado iniciou-se a experimentação. Primeiramente foi feita a experimentação utilizando duas molas pequenasassociadas em paralelo, após medir o comprimento inicial das molas, prendeu-se então 2 (dois) pesos de 0,50N à extremidade adequada do acessório para associação das molas, aguardou-se o sistema entrar em repouso, logo em seguida foi anotado o comprimento final das molas, repetindo o procedimento com 4 (quatro) pesos de 0,50N, obteve-se os dados da tabela a seguir. 
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Fonte: Portal do Professor (adaptado). 
F(N) ۺܑ(ܕ) ۺ܎(ܕ) ∆ۺ(ܕ) ۴/∆ۺ(ܕ) Média 1,00 0 0,055 0,055 18,18 18,61 2,00 0 0,105 0,105 19,04 Interpretando os dados da tabela anterior, através da Lei de Hooke temos ܨ௠௘ௗ ∆ܮ௠௘ௗ⁄ = 18,61ܰ/݉, que é a constante elástica do sistema de molas estudado. Comparando o resultado obtido nesse experimento com o resultado do Experimento 1, nota-se que a constante elástica das duas molas pequenas associadas em paralelo é menor que a constante elástica da mola grande, indicando assim que a mola grande tem maior facilidade para se deformar, quando comparada com as molas pequenas, ou seja, a mola grande é mais flexível que as duas molas pequenas associadas em paralelo. A segunda parte desse experimento consiste na associação das três molas pequenas em paralelo, novamente medindo o comprimento inicial das molas, logo após prendeu-se 2 (dois) pesos de 0,50N na extremidade livre do acessório para associação das molas, após o sistema entrar em repouso anotou-se o comprimento final, repetindo novamente, mas com 4 (quatro) pesos de 0,50N obteve-se os dados da tabela a seguir. F(N) ۺܑ(ܕ) ۺ܎(ܕ) ∆ۺ(ܕ) ۴/∆ۺ(ܕ) Média 1,00 0 0,034 0,034 29,41 28,99 2,00 0 0,070 0,070 28,57 4. Resultados e discussão De acordo com os resultados obtidos nas experimentações descritas, provou-se que à medida que se aumenta a força peso, o comprimento da mola também aumenta proporcionalmente, satisfazendo a equação ܨ௘௟ = ݇∆ܮ, onde ݇ é a constante de deformação da mola e ∆ܮ a deformação sofrida a partir do estado original, provando então que a lei de Hooke é válida e pode ser aplicada para o estudo da elasticidade de diversos corpos, podendo prever a deformação sofrida por um corpo, sabendo a força aplicada e a constante de deformação. O experimento realizado com associação de molas em série comprovou a 
equação ଵ௞೐೜ = ଵ௞భ ൅ ଵ௞మ, uma vez que quanto maior a quantidade de molas em série, menor a constante de deformação, portanto o sistema tem maior facilidade para se deformar. 
Imagem 01 – Representação da lei de Hooke. 
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Imagem 02 – Grafico de deformação. 
Fonte: Wikipédia (adaptado). 
O experimento realizado com associação de molas em paralelo também 
comprovou a equação ݇௘௤ = ݇ଵ ൅ ݇ଶ, uma vez que quanto maior a quantidade de molas em paralelo, maior será a constante de deformação, portanto o sistema tem menor facilidade para se deformar, resistindo assim a maiores forças aplicadas. Um ponto que deve ser observado no decorrer das experimentações é que em nenhum momento a mola ultrapassou seu limite de elasticidade, uma vez que, ao deixar de aplicar as forças peso sobre elas, as mesmas voltaram para o seu estado inicial. Veja ao lado o gráfico que representa a elasticidade de qualquer corpo que obedeça a lei de Hooke. 5. Referências Bibliográficas NAGASHIMA, H. N.; Laboratório de Física I. Apostila da disciplina Laboratório de Física I. Departamento de Física e Química. UNESP, 2011. Só física – Física On-line. Disponível em: <www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/fe.php>. Acesso em 09 nov. 2015. 
Física UFJF. Disponível em: <www.fisica.ufjf.br/~takakura/lab-fis1/aula6>. Acesso em 09 nov. 2015. 
InfoEscola – Navegando e Aprendendo. Disponível em: <www.infoescola.com/fisica/lei-de-hooke>. Acesso em 09 nov. 2015 
PORTAL DO PROFESSOR. Disponível em: <portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=18943>. Acesso em 09 nov. 2015. 
Wikipédia – A enciclopédia livre. Disponível em: <pt.wikipedia.org/wiki/Deforma%C3%A7%C3%A3o>. Acesso em 09 nov. 2015