elasticidades (3)

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL/ ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
DISCIPLINA: FISICA EXPERIMENTAL I
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA:
ELASTICIDADE
ADRIANA FÉLIX – 201502319624
CAMILA ROBERTA TOMAZ – 201501200291
FABIO DE OLIVEIRA VASCONCELO – 201501202839
LUCAS EDUARDO LEITE DOS REIS – 201501200364
LUDMILA SANTOS COSTA - 201501658476
TIAGO GOMES DE CAMARGO – 201502350726
Belo Horizonte, 
Outubro 2015.
SUMÁRIO
1.OBJETIVO	.......................................................................................................3
2.INTRODUÇÃO TEÓRICA................................................................................3
3.INSTRUMENTOS.............................................................................................4
4. EXPERIMENTO...............................................................................................6
 4.1 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS - 1° EXPERIMENTO..................6
	 4.1.1 RESULTADOS DO 1° EXPERIMENTO..........................................7
 4.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS - 2° EXPERIMENTO................11
 	 4.2.1 RESULTADOS DO 2° EXPERIMENTO........................................12
5. CONCLUSÃO................................................................................................14
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS.............................................................15
1. OBJETIVO
Analisar o comportamento da mola e do elástico, bem como aferição das medidas de deslocamento linear, ocasionadas pela aplicação de forças. Com enfoque de determinar a constante elástica(K) da mola, sendo ela de forma helicoidais, tomando sua massa desprezível em relação a um corpo de prova (M).
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA
A lei física que determina a elasticidade de corpos, onde é calculada a deformação proveniente de uma força aplicada sobre corpos. Tal que essa força é igual ao deslocamento da massa a partir do seu estado inicial vezes a característica do corpo ou da mola que sofrera deformação.
No S.I sistema internacional, F em newtons, k em Newton/metro e ΔL em metros.
Percebe-se que essa força realizada pela mola é diretamente proporcional ao deslocamento da posição inicial. Após comprimi-la a mola sempre faz uma força contraria ao movimento. Porém como a mola está no sentido contrário de distorção, o sinal se anulará, se tornando positiva.
Fonte: Slide aula de física (leis de Newton). Professora Julliana.
3. INSTRUMENTOS UTILIZADOS
Figura 1 – Conjunto de mecânica Arete Figura 2 – Régua 
 
Fonte: Laboratório de física experimental Fonte: Laboratório de física experimental
Figura 3 – Dinamômetro Figura 4 – Cinta de borracha 
 
 Fonte: Laboratório de física experimental Fonte: Laboratório de física experimental
Figura 5 – Mola de helicoidal Figura 6 – Gancho Lastro
 
Fonte: Laboratório de física experimental Fonte: Laboratório de física experimental
Figura 7 - Suporte inferior móvel Figura 8 – Massas acopláveis
 
Fonte: Laboratório de física experimental Fonte: Laboratório de física experimental
4. EXPERIMENTO
Foram realizados dois experimentos. A seguir será descrito cada um deles, bem como os instrumentos e resultados obtidos. 
4.1 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS - 1° EXPERIMENTO
Para realização do primeiro experimento foram utilizados os seguintes materiais: conjunto de mecânica Arete - Fig.1, uma mola helicoidal Fig.5, uma régua de 300 mm Fig.2, gancho lastro Fig.6, uma cinta de borracha Fig.4, 3 pesos de 50g ou 0,5N Fig.8 e um dinamômetro 2N Fig.3.
Inicialmente, foi medida a massa do suporte com o auxilio do dinamômetro. Em seguida, fez-se a medição do comprimento da mola e do elástico em seu estado natural, com auxilio de uma régua. Os dados foram anotados, conforme tabela que será mostrada adiante. O objetivo da experiência é obter a constante da elasticidade da mola utilizando a lei de Hooke.
A distensão de uma mola e do elástico é obtida com aplicação de uma força deformadora, neste caso, foram utilizados os pesos para fazê-la. No total, foram feitas três medições, para cada um dos pesos. O objetivo de fazer as três medições, é garantir que o valor medido não seja um erro grosseiro. Com a medição da deformação da mola para as diversas massas em questão, obtêm-se a distensão da mola para cada caso. Depois de feito todas as etapas anteriores e anotados todos os valores, através da equação obtida, pudemos verificar que o valor da constante (𝑘) da mola utilizada.
.
4.1.1 RESULTADOS DO 1° EXPERIMENTO
Experimento realizado com a Borracha (elástico):
Mediçoes da borracha (elástico):
	Medições
	Posição inicial (X0)
	1
	78mm
	2
	78mm
	3
	78mm
	Média =
	78mm
Mediçoes das posições de alongação:
	|Forças
	Mediçoes
	Média (xm)
	
	1
	2
	3
	
	 X1 = 0,5N
	92
	95
	90
	92,33
	X2 = 1,0N
	95
	97
	97
	96,33
	X3 = 1,5N
	98
	99
	99
	98,67
	Número de medidas do cinto de borracha
	Força em Newton (N)
	(X0)
	(xm)
	Elongação
x = xm – x0
	(F/X) (N/mm)
	
	
	
	
	
	
	x1
	0,5N
	78
	92,33
	92,33 – 78 = 14,33
	0,5/14,33 = 0,03
	x2
	1,0N
	78
	96,33
	96,33 – 78 = 18,33
	1,0/18,33 = 0,05
	x3
	1,5N
	78
	98,67
	98,67 – 78 = 20,67
	1,5/20,67 = 0,07
Prováveis valores da força da elongação sofrida pela borracha
	Força (N)
	Elongação (mm)
	1,5 N
	20,67mm
	 0,36N
	5 mm
	3 N
	41,34mm 
	 1,67N
	23 mm
O que acontece com a cinta de borracha à medida que você aumenta a força de tensão sobre ela? Justifique o motivo da ressalva (dentro do limite de elasticidade do corpo) na pergunta anterior.
À medida que aumenta força de tensão sobre ela, aumenta a elongação sobre a cinta, ou seja, aumenta a deformação da cinta em relação á posição inicial. Quanto maior é a força atuando, maior será a elongação da mola.
O valor da elongação sofrida pela cinta de borracha, para cada peso, depende da posição inicial de x0?
Sim, pois e a partir da posição inicial que saberemos quanto foi à elongação devida à variação de cada peso.
A função F(x) atuante na cinta de borracha é linear ou não?
Sim.
Experimento realizado com a Mola:
Mediçoes da borracha (elástico):
	Medições
	Posição inicial (X0)
	1
	98mm
	2
	98mm
	3
	98mm
	Média =
	98mm
Mediçoes das posições com as respectivas Forças
	|Forças
	Mediçoes
	Média (xm)
	
	1
	2
	3
	
	X1 = 0,5N
	145
	143
	142
	143,33
	X2 = 1,0N
	183
	180
	181
	181,33
	X3 = 1,5N
	219
	217
	218
	218
	Número de medidas do cinto de borracha
	Força em Newton (N)
	(X0)
	(xm)
	Elongação
x = xm – x0
	(F/X) (N/mm)
	
	
	
	
	
	
	x1
	0,5N
	98
	143,33
	143,33-98=45,33
	0,5/145,33 = 0,011
	x2
	1,0N
	98
	181,33
	181,33-98=83,33
	1,0/83,33 = 0,012
	x3
	1,5N
	98
	218
	218-98=120
	1,5/120 = 0,0125
O que acontece com a mola helicoidal à medida que a força de tração sobre ela aumenta?
R: Aumenta a deformação sobre o modal.
A função F(x) atuante sobre a mola é linear ou não? Justifique sua resposta.
R: sim. 
Prováveis valores da força da elongação sofrida pela mola helicoidal
	Força (N)
	Elongação (mm)
	1,5 N
	120 mm 
	  0,06N
	5 mm
	3 N
	 240mm
	 0,29N
	23 mm
	4 N
	320 mm 
	0,4N
	32 mm
4.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS - 2° EXPERIMENTO
Para realização do primeiro experimento foram utilizados os seguintes materiais: conjunto de mecânica Arete - Fig.1, duas mola helicoidal Fig.5, gancho lastro Fig.6, uma cinta de borracha Fig.4, 3 pesos de 50g ou 0,5N Fig.8 e um dinamômetro de 2N Fig.3, uma régua de 300 mm Fig.2 e suporte inferior móvel Fig.7.
Repetiu-se o procedimento utilizandoduas molas em serie Fig.9 e depois em paralelo Fig.10. Foram realizadas as medições do deslocamento das molas, para cada peso adicionado. Após a obtenção dos dados, foi construído um gráfico do peso pelo deslocamento e feito uma linearização dos pontos. Através da equação obtida, pudemos verificar que o valor da constante (𝑘) da mola utilizada.
FIGURA – 9 Molas em serie FIGURA – 10 Molas em paralelo
 
Fonte: edukapa. net, 2015 Fonte: edukapa.net, 2015
4.2.1 RESULTADOS DO 2° EXPERIMENTO
Medições da deformação das molas em serie
	|Forças
	Mediçoes (X0)
	Média (x0)
	
	1
	2
	3
	
	X0 = 0 N
	259
	258
	258
	258,3 mm
	Forças
	Mediçoes (xm)
	Média (xm)
	
	1
	2
	3
	
	X1 = 0,5N
	329
	328
	330
	329 mm
	X2 = 1,0N
	400
	402
	401
	401 mm 
	X3 = 1,5N
	475
	474
	475
	474,66 mm
Determine a constante de elasticidade para um sistema formado por duas molas em serie?
R: Molas em serie as forças são iguais, mas cada mola tem sua constante elástica.
Caso lhe fornecessem 2 molas com as constantes de elasticidade resultante da associação em série destas molas ?
R: KR=K1+K2
A constante K é a mesma para qualquer comprimento da mola?
 R: Fel=Ke . XR 
Medições da deformação das molas em paralelo
	|Forças
	Mediçoes (X0)
	Média (x0)
	
	1
	2
	3
	
	X0 = 0 N
	112
	112
	112
	112 mm
	Forças
	Mediçoes (xm)
	Média (xm)
	
	1
	2
	3
	
	X1 = 0,5N
	130
	131
	130
	130,3 mm
	X2 = 1,0N
	148
	147
	149
	148 mm
	X3 = 1,5N
	167
	166
	168
	167 mm
Determine a constante de elasticidade para um sistema formado por duas molas helicoidais em paralelo?
R: As molas em paralelo as distâncias são iguais, mas cada mola tem sua constante elástica.
Caso fornecessem 2 molas com constantes K1 e K2 conhecidas, mostre como você calcularia a constante de elasticidade resultante da associação em paralelo destas molas.
R: 1/KR=1/K1+1/K2
5. CONCLUSÃO
Podemos concluir que a Lei de Hooke estuda o exercício de uma força elástica sobre uma mola, durante o deslocamento da mesma. Na posição de equilíbrio, o peso de um corpo dependurado verticalmente em uma mola equivale à força elástica da mola. Dessa forma, percebe-se a importância dessa lei, visto que ela explica o comportamento da mola em relação à força que é exercida sobre ela.
Apesar destes erros, o experimento foi de grande importância, pois proporcionou aos alunos que participaram uma oportunidade de aprendizado. Porque através dele, foi possível observar a mudança que sofre a constante de elasticidade equivalente de molas associadas.
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIAS
[1] - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14.724: Informação e documentação - Trabalhos acadêmicos - Apresentação. Rio de Janeiro, dez. 2005. 09 p.
[2] – Apostila de Física Experimental l – Centro Universitário Estácio de Sá
[3] - R. Resnick, D. Halliday, e J. Merrill, Fundamentos de Física, vol. 1 Mecânica, 7a ed., LTC, 2006.
[4] Lei de Hooke. Disponível em:< http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Hooke>>. Acesso em: 08 de novembro de 2015.
[6] Associação de molas. Disponível em: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Associa%C3%A7%C3%A3o_de_molas>. Acesso em: 08 de novembro de 2015.