FÍSICA I - Experimento - Constante elástica de uma mola - ESTÁCIO

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Física Experimental 1 
Experiência 11 
A lei de Hooke, a constante elástica de uma mola helicoidal 
 
Objetivo 
Construir um gráfico da força versus deformação de uma mola 
 
Material necessário 
01 sustentação com painel, tripé, haste, sapatas; 
01 mola helicoidal; 
01 conjunto de 3 massas acopláveis de 50 g; 
01 gancho lastro; 
01 suporte inferior móvel; 
01 escala milimetrada acoplável. 
 
Fundamentos teóricos 
A força, além de ser capaz de colocar objetos em movimento, fazê-los parar, etc, pode também deformá-los. 
Quando sob a ação da força, um objeto se deforma, ele poderá apresentar dois tipos de deformações: 
• A deformação plástica (deformação permanente). 
Denomina-se de deformação plástica (ou deformação permanente) à 
deformação sofrida por um objeto que não retorna mais a sua forma 
anterior, mesmo cessando de atuar a força que o deformou. 
• A deformação temporária (deformação elástica). Denomina-se de 
deformação temporária (ou deformação elástica) à deformação sofrida por 
um objeto que retorna a sua forma anterior assim que removida a força que 
o deformou. A experiência prática do dia a dia nos informa que as molas 
helicoidais se distendem e se comprimem quando sujeitas à ação de forças 
externas. É evidente que cada mola poderá suportar até uma certa 
intensidade de força deformante. 
Para valores acima deste limite de força deformante, a mola sofrerá uma deformação 
permanente, isto é, cessada a ação da força deformante, a mola não retornará mais ao 
seu comprimento inicial. 
Nesta atividade estaremos interessados somente na deformação elástica. 
 
Montagem 
Execute a montagem conforme a Figura 1, dependurando uma mola na posição B. 
Leia o valor da posição ocupada pela parte inferior do gancho em relação à escala. 
Este valor será arbitrado como zero. Figura 1 
 
O gancho funcionará como lastro, não o considere como carga. 
 
 Andamento das atividades 
 Coloque o gancho lastro suspenso na mola. Assinale esta posição de equilíbrio arbitrada como zero. 
 Acrescente outras massas, uma de cada vez, completando (para cada caso) as lacunas da Tabela 1. 
 
Nº de medições F (Newton) X = elongação (m) 
1 lastro Arbitrando zero = 0 
2 
3 
4 
5 
 Tabela 1 
2 
 
 
 Trace o Gráfico da força deformante F versus x. 
 
• Faça as leituras na régua, olhando por baixo dos pesos. 
 
• Cada massa possui o peso de 50 gf ( 50 gf equivalem a aproximadamente meio newton). 
 O gráfico representa o comportamento da força peso, aplicada pelas massas versus a deformação da mola. 
 
A força restauradora de uma mola 
 
• Como é o gráfico da força que a mola exerce sobre as massas (força restauradora) versus a elongação? 
 
Marque esta mola com uma etiqueta para diferenciá-la das demais. 
 
• A partir do Gráfico da força deformante F versus x, determine a relação matemática existente entre a força F 
e a elongação x sofrida pela mola. 
 
• Verifique a validade da relação F α x para cada medida executada. 
 
• Escreva a expressão matemática que vincula as grandezas F e x, quando substituímos o sinal de 
proporcionalidade pelo de igualdade na expressão F α x. 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
A constante elástica da mola helicoidal 
 
 A constante estabelecida é conhecida por “constante elástica da mola helicoidal” e é representada por (k). 
• A unidade da constante de elasticidade no SI. 
Sabendo que F = Kx (onde K = F/x), determine a unidade da constante de elasticidade no SI. 
 
 
 Complete as lacunas a seguir: 
• Ao adicionarmos pesos na parte inferior da mola ela _____________________ se retiramos estes pesos ela 
___________________. 
• Ao comprimirmos a mola no seu sentido longitudinal ela ______________________ . 
 
A terceira lei de Newton 
Pela terceira lei de Newton, ao sofrer a ação de uma força aplicada por um agente externo, a mola aplica sobre este 
agente uma força contrária e de igual valor modular, denominada força de reação. 
 Coloque um peso de 1,5 N na mola, espere o sistema parar de oscilar e anote a posição de equilíbrio indicado na 
escala. 
 
• Puxe a massa 1 cm para baixo e torne a soltá-la, descrevendo o observado. 
 
 Como você justifica o fato de o móvel não ter parado na posição de equilíbrio? 
 
 Ao atingir o ponto mais alto de sua trajetória o móvel para, retorna e o fenômeno se repete. 
 
• Verifique que a força aplicada pela mola, em qualquer caso, sempre fica apontando para o ponto de equilíbrio se 
opondo à deformação. Por este motivo, quando trabalhamos com a força restauradora aplicada pela mola, a 
expressão F = - Kx, apresenta o sinal (-). 
 
• Segundo o observado e analisado até o momento, como você justifica, fisicamente, a presença do sinal negativo 
na expressão F = - Kx ?