Relatório Lei de Hooke Física I

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RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA DE FÍSICA EXPERIMENTAL.
LEI DE HOOKE E ASSOCIAÇÃO DE MOLAS.
RAYSSA PEREIRA DE MORAES 
JUAZEIRO DO NORTE-CE, OUTUBRO DE 2016.
1- Introdução
Esta prática se deteve ao estudo da Lei de Hooke e associação de molas por meio do experimento que permite a observação e a coleta de dados de molas e objetos com massa e constante elástica distintos.
2-Objetivos
- Visualizar a força restauradora e sua deformação;
- Identificar seus parâmetros;
- Determinar a constate elástica de três molas;
- Calcular o valor de um peso desconhecido; 
- Determinar a constante elástica de uma associação de molas;
3- Materiais
- Molas; - Gancho lastro; -Massas acopláveis de 50g ; - Escala milimetrada; - Massa com valor desconhecido ; 
4- Fundamentos
No estudo de física a lei de Hooke descreve a força restauradora que existe em diversos sistemas quando comprimidos ou distendidos. Esta força surge sempre no sentido de recuperar o formato original do material, no caso do nosso experimento será a tendência da mola retornar ao seu estado de equilíbrio.A intensidade da Força elástica (Fel) é diretamente proporcional à deformação (Δl).Assim:
F=K.ΔL
Notando que segundo o Sistema Internacional:
F está em newtons
K está em newton/metro
Δl está em metros
5- Procedimento Experimental
Este procedimento se ateve a análise do comportamento das diferentes molas quando submetidas a força peso.
5-1 Determinação das constantes elásticas das molas.
Inicialmente foi posto cada mola pendurada no gancho lastro (figura 1) para a medição do seu comprimento antes da deformação. Os valores são:
L0: Mola A=82mm ; Mola B= 25mm; Mola C=27mm.
 Figura 1: Sistema de sustentação principal.
Feito isso, adiciona-se, cuidadosamente, a massa de 50 g para não provocar uma deformação irreversível.Coleta-se o comprimento depois da mola esticada. Assim sabendo que o força resultante será a força peso ( F=m*g) pode ser calculada a constate elástica da mola, através da equação : 
 F=K*ΔL= m*g
Onde, F é a força peso, ΔL=Li-L0 ( variação de elongação da mola), m a massa , e g a aceleração da gravitacional.
Este procedimento foi repetido com as outras massa de 100g e 150g.Os valores obtidos encontram-se nas tabelas abaixo:
	Quantidade massas
	Fi(N)
	Li(mm)
	ΔL=Li-L0
	K= Fi/ ΔL(N/mm)
	1 massa
	0,49
	111
	29
	0,01689
	2 massas
	0,98
	140
	58
	0,01689
	3 massas
	1,47
	168
	86
	0,01709
Tabela 1 : Valores de elongação da mola A.
Média de Ka: 0,01695
	Quantidade massas
	Fi(N)
	Li(mm)
	ΔL=Li-L0
	K= Fi/ ΔL(N/mm)
	1 massa
	0,49
	42
	17
	0,0288
	2 massas
	0,98
	56
	31
	0,0316
	3 massas
	1,47
	70
	45
	0,0326
Tabela 2: Valores de elongação da mola B.
Média de Kb: 0,03102
	Quantidade massas
	Fi(N)
	Li(mm)
	ΔL=Li-L0
	K= Fi/ ΔL(N/mm)
	1 massa
	0,49
	41
	14
	0,035
	2 massas
	0,98
	55
	28
	0,035
	3 massas
	1,47
	69
	42
	0,035
Tabela 3: Valores de elongação da mola C
Média de Kc: 0,035
Gráfico 1: Força em função da elongação da mola A.
.
Gráfico 2: Força em função da elongação da mola B.
Gráfico 3: Força em função da elongação da mola C.
- Equações matemáticas que representam os gráficos são:
1) Mola A : f(x)=0,01695x 2)Mola B: f(x)=0,03102x 3)Mola C: f(x)=0,035x
- A constante elástica de cada mola é:
1) Mola A : 0,01689(N/mm) 2)Mola B: 0,03102 (N/mm) 3)Mola C: 0,035(N/mm)
-Descobrindo o peso desconhecido de um objeto:
A massa foi suspensa em todas as molas e registrada sua elongação , podendo assim ser calculada a força resultante, por sua vez , é a força peso, pois já obtemos as constantes elásticas de cada mola.O dados obtidos estão na tabela 4 .
	Molas
	Li(mm)
	ΔL(mm)
	F(N)
	M(kg)
	Mola A
	118
	36
	0,6102
	0,0622
	Mola B
	45
	20
	0,6104
	0,0623
	Mola C
	44
	17
	0,595
	0,0607
Tabela 4: Peso desconhecido.
5-2 Associação de molas
As molas podem ser associadas em série ou paralelo(figura 2).
Figura 2: Associação de molas.
5-2.1 Associação em série
Relação das constantes das molas em série:
 onde, Ke é a constante resultante.
Selecionou-se duas molas e foram suspensas no sistema de sustentação, afim de medir seu comprimento inicial L0= 105mm. Posteriormente, acopla as massas de 50g,100g e 150g, e registra os valores na tabela 5.
	Quantidade massas
	Fi(N)
	Li(mm)
	ΔL=Li-L0
	K= Fi/ ΔL(N/mm)
	1 massa
	0,49
	134
	29
	0,01689
	2 massas
	0,98
	162
	57
	0,0171
	3 massas
	1,47
	190
	85
	0,0173
Tabela 5: Associação em série
Gráfico 4: Associação em série.
- Equação matemática que representa o gráfico é:
f(x)=0,0171x
- A constante elástica da associação de molas é:
Ks:0,0171 9N/mm)
5-2.1 Associação em série paralelo
Relação das constantes das molas em série:
 onde, Ke é a constante resultante.
Selecionou-se duas molas e foram suspensas no sistema de sustentação, afim de medir seu comprimento inicial L0= 24mm. Posteriormente, acopla as massas de 50g,100g e 150g, e registra os valores na tabela 6.
	Quantidade massas
	Fi(N)
	Li(mm)
	ΔL=Li-L0
	K= Fi/ ΔL(N/mm)
	1 massa
	0,49
	31
	7
	0,069
	2 massas
	0,98
	39
	15
	0,0683
	3 massas
	1,47
	47
	23
	0,067
Tabela 6: Associação em paralelo.
Gráfico 5 : Associação em paralelo.
- Equação matemática que representa o gráfico é:
f(x)=0,0667x
- A constante elástica da associação de molas é:
Kp:0,0667(N/mm)
Discussão dos Resultados :
Sabe-se que a Lei de Hooke consiste no estudo quando, sob a ação da força, há uma deformação que provoca um deslocamento ΔL.Este deslocamento é diretamente proporcional a essa força, tal fato pode ser observado nos gráficos F x L, uma reta.A equação das retas corresponde à f(x)=(constante)*(deslocamento) , ou seja, a famosa fórmula da força elástica.As molas A e B, apresentaram pequenas variações com desvios de 0,82% e 4,15% das médias, respectivamente.Já a mola C não apresentou variação. Nas associações também apresentaram pequenas divergência, mas nada muito significativo e que ferisse a realidade.Tais resultados deve-se aos inúmeros fatores, o atrito , a altitude,temperatura e o mais importante, o estado de conservação da mola, pois esta poderia já ter sofrido deformações permanentes, logo alterando sua constante real,isso pode ter ocorrido por uso de forças maiores do que a suportada, talvez, por conta do manuseio inexperiente dos alunos. 
Questionário:
1) A média do valor obtido do procedimento é 0,0170N/mm.
Se calcular pela fórmula1/Ke= 1/K1 + 1/K2 , temos que Ke= 0,0168 N/mm
2) A média do valor obtido do procedimento é 0,0681 N/mm
Se usarmos a fórmula Ke=K1 + K2 , temos Ke=0,0660 N/mm
3) Os valores obtidos e calculados estão muito próximos, logo o desvio foi mínimo durante a prática.
4)O coeficiente da reta representa a constante elástica k.
5) O aumento ou diminuição da temperatura do ambiente afetam , mesmo que imperceptível, a estrutura do objeto fazendo o mesmo contrair ou dilatar.Logo, esta influencia na elasticidade da mola.
6 - Conclusão
O conhecimento adquirido neste prática foi de suma importância , tanto para o decorrer do curso de engenharia civil quanto para a carreira profissional. A observação e o cálculo dos parâmetros foram os objetivos principais dessa prática. Nela foi possível analisar as pequenas alterações nas constantes elásticas, devido a diversos fatores, o principal seria o estado de conservação das molas, ao manuseá-las é importante que os alunos tenham cuidado para não submetê-las a pesos extremos para não causar deformações irreversíveis, ou se ela já estiver danificada , para não aumentar o dano , como isso mantendo característica relevante para a obtenção do Ke real.Além disso, foi possível calcular um peso desconhecido quando é posto em uma mola com constate elástica conhecida, sendo útil em diversas situações.Portando, a prática pôde sanar todas as dúvidas que aindapoderia haver a respeito da Lei de Hooke.
7 - Referências: 
- Virtual UFC (Universidade Federal do Ceará): <http http://www.virtual.ufc.br/solar/aula_link/lfis/I_a_P/lab_fisica_II/aula_02-8569/02.html > (Acessado 16 de outubro 2016).
- Blog da engenharia (blog) :< http://blogdaengenharia.com/lei-de-hooke/ > ( Acessado 16 de outubro 2016).