estudo da associação de molas

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Estudo da Associação de molas.
(Molas em série e em paralelo)
 
Física Experimental II
Felipe Rotta Carlos		201307210406
Pamella Luiz Bueno	201402341393
Professor: Nei Cipriano
CAMPUS CABO FRIO
20/09/2016 – 27/09/2016
Introdução Teórica
Duas molas 1 e 2 tem constantes elásticas k1 e k2, respectivamente. Podemos associá-las em série ou em paralelo. Em cada uma dessas associações podemos substituir as duas molas por uma única, que produza o mesmo efeito e que chamamos de mola equivalente de constante elástica ke.
Na associação em paralelo a deformação x sofrida por cada uma das molas é a mesma, enquanto que na associação em serie as molas 1 e 2 estão sujeitas à mesma força F e sofrem deformações diferentes x1 e x2. 
A associação em paralelo caracteriza- se por duas ou mais molas são postas lado a lado e coloca-se uma superfície sobre elas. Sobre essa superfície então são aplicadas as forças. Esse tipo de associação é utilizado em colchões de mola. A força é distribuída pelas molas. Para não haver desequilíbrio, as molas são dispostas de modo simétrico, e todas possuem o mesmo coeficiente de reconstituição. Já na associação em sério prende-se uma mola na outra em série, de modo a obter-se uma mola maior, com constante elástica menor. Na verdade qualquer mola pode ser considerada uma associação em série de várias molas menores. Na prática essa associação não é muito utilizada, porém ela passa uma ideia muito boa, quanto maior a mola menor o coeficiente de restituição. Essa ideia é utilizada em bungee jumps, em que toda a corda funciona como um elástico, com constante elástica baixa, o que proporciona uma desaceleração menor, proporcionando uma sensação de queda livre. Sabemos ainda que acelerações altas sejam desconfortáveis para as pessoas, podendo inclusive causar danos sérios.
O objetivo dessa experiência consiste em determinar as constantes de elasticidade de molas obtidas pela combinação de duas outras, de constantes conhecidas, associadas em série e em paralelo, para isso utilizaremos os seguintes materiais: Corpo Básico, armadores, escala milimétrica complementar, compensador para associação de molas em paralelo, bandeja, conjunto de massas padronizadas, duas molas e gancho em Z.
Materiais Utilizados
01 cronometro digital
02 molas
01 balança digital
01 gancho de apoio
01 suporte
04 anilhas
Procedimento Experimental
Com auxílio da balança, medir a massa das anilhas com o respectivo gancho. Anotar na Tabela 1 e Tabela 2.
Montar o suporte Arete com o gancho e as molas e colocar a primeira anilha, conforme figura 1ª.
Aplicar uma pequena força para baixo, afim de criar oscilações e aferir com o cronometro três vezes o total de dez oscilações. Anotar na Tabela 1.
Repetir o procedimento anterior, acrescentando a segunda, terceira e quarta anilha respectivamente.
Montar o suporte Arete com o gancho e as molas e colocar a primeira anilha, conforme figura 1b.
Aplicar uma pequena força para baixo, afim de criar oscilações e aferir com o cronometro três vezes o total de dez oscilações. Anotar na Tabela 2.
Com auxílio da formula 1, calcule o tempo médio(tm).
Com auxílio da formula 2, calcule o período(T).
Com auxílio da formula 3, calcule a constante elástica(K).
Com auxílio da formula 4, calcule a constante elástica media ().
Com auxílio da formula 5, calcule o Desvio Padrão (. Com resposta expressa em (Km±)N/m.
Anotar em suas respectivas tabelas 1 e 2.
	
 
Figura 1a.
	
Figura 1b.
	Formulas de recorrência
Formula 1 
Formula 2 
Formula 3 
Formula 4 
Formula 5 
Tabela 1
	Massa (Kg)
	
	
	
	
	
	
	 0,0571
	04,84
	04,84
	04,87
	04,85
	0,485
	09,58
	 0,1073
	05,91
	05,95
	05,90
	05,92
	0,592
	12,09
	 0,1573
	06,97
	07,22
	07,28
	07,16
	0,716
	12,11
	 0,2073
	08,06
	08,46
	08,32
	08,28
	0,828
	11,94
	
	
	
	
	
	
	11,43
Tabela 2
	Massa (Kg)
	
	
	
	
	
	
	 0,0571
	02,66
	02,34
	02,53
	02,51
	0,251
	35,78
	 0,1073
	03,28
	03,31
	03,13
	03,24
	0,324
	40,35
	 0,1573
	03,53
	03,44
	03,54
	03,50
	0,350
	50,69
	 0,2073
	04,12
	04,18
	04,09
	04,13
	0,413
	47,98
	
	
	
	
	
	
	43,70
Cálculos em Série
Cálculo de Tempo Médio
	
	
	
	
Cálculo de Período
	
	
	
	
Cálculo da Constante
	
	
	
	
Cálculo da Constante Média
	
Cálculo de Desvio Padrão
	
0,93
	K=(11,430,93)N/m
Cálculos em Paralelo
Cálculo de Tempo Médio
	
	
	
	
Cálculo de Período
	
	
	
	
Cálculo da Constante
	
	
	
	
Cálculo da Constante Média
	
Cálculo de Desvio Padrão
	
5,64
	K=(43,705,64)N/m
Conclusão
Após a realização desse experimento e analisando o resultado para uma associação em série se aumentarmos o número de espiras a constante elástica da mola irá diminuir, e por conseqüência sua elongação será maior, já na associação em paralelo comparada com a da mola sozinha, ela terá um K maior, portanto sua elongação será pequena em relação a mola só. As variáveis dependentes são a elongação e a força, que dependem da constante da mola.
Podemos concluir que os erros sistemáticos mais importantes desse experimento são os erros de medição da elongação da mola, devido a sua determinação, por ela ser feita a partir de uma avaliação do aluno. 
Do ponto de vista conceitual, as variáveis dependentes são a elongação e a força, que dependem da constante da mola.
Bibliografia
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=31537 – acesso em 22/set/2016 às 01:02 hrs.
http://fisicaevestibular.com.br/novo/mecanica/dinamica/mhs/associacao-de-molas/ - acesso em 22/set/2016 as 20:53 hrs.
http://www.virtual.ufc.br/solar/aula_link/lfis/I_a_P/lab_fisica_II/aula_02-8569/02.html - acesso em 25/set/2016 as 21:00 hrs.
http://www.virtual.ufc.br/solar/aula_link/lfis/I_a_P/lab_fisica_II/aula_02-8569/02.html - acesso em 26/set/2016 as 21:26 hrs.