Relatório Fisica I 7

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Centro Universitário do Leste de Minas
Prática 7:Constante elástica de uma mola - Lei de Hooke
Relatório referente às exigências
 da disciplina de Física I na 
instituição Unileste-MG.
 
 Professor: Jander Níkolas
 Curso: Engenharia Mecânica
Integrantes: Bruno Reis
		Clifton Costa
		Jadson Damasceno
		Lucas Rodrigues
		
Coronel Fabriciano – MG
Novembro/2012
SUMÁRIO 
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RESUMO 
O relatório a seguir descreve os procedimentos e os resultados obtidos durante a realização da 7ª prática da disciplina de Física I feita em laboratório. Inclui-se no mesmo, como analisar a constante elástica de uma mola, e a Lei de Hooke e sua utilidade.
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INTRODUÇÃO
Existe uma grande variedade de forças de interação, e que a caracterização de tais forças é, via de regra, um trabalho de caráter puramente experimental. Entre as forças de interação que figuram mais freqüentemente nos processos que se desenvolvem ao nosso redor figuram as chamadas forças elásticas, isto é, forças que são exercidas por sistemas elásticos quando sofrem deformações. Por este motivo é interessante que se tenha uma idéia do comportamento mecânico dos sistemas elásticos. Não conhecemos corpos perfeitamente rígidos, uma vez que todos os experimentados até hoje sofrem deformações mais ou menos apreciáveis quando submetidos à ação de forças, entendendo-se por deformação de um corpo uma alteração na forma, ou nas dimensões, ou na forma e, dimensões, do corpo considerado. Essas deformações, que podem ser de vários tipos - compressões, distensões, flexões, torções, etc - podem ser elásticas ou plásticas.
Deformação plástica: persiste mesmo após a retirada das forças que a originaram.
Deformação elástica: quando desaparece com a retirada das forças que a originaram.
Em 1660 o físico inglês R. Hooke (1635-1703), observando o comportamento mecânico de uma mola, descobriu que as deformações elásticas obedecem a uma lei muito simples. Hooke descobriu que quanto maior fosse o peso de um corpo suspenso a uma das extremidades de uma mola (cuja outra extremidade era presa a um suporte fixo) maior era a deformação (no caso: aumento de comprimento) sofrida pela mola. Analisando outros sistemas elásticos, Hooke verificou que existia sempre proporcionalidade entre força deformantes e deformação elástica produzida. Pôde então enunciar o resultado das suas observações sob forma de uma lei geral. Tal lei, que é conhecida atualmente como lei de Hooke, e que foi publicada por Hooke em 1676, é a seguinte: “As forças deformantes são proporcionais às deformações elásticas produzidas.”
Estando uma mola no seu estado relaxado e sendo uma extremidade mantida fixa, aplicamos uma força(F) à sua extremidade livre, observando certa deformação.Ao observar esse fato, Hooke estabeleceu uma lei, a Lei de Hooke, relacionando Força Elástica(Fel), reação da força aplicada, e deformação da mola (Δl):
A intensidade da Força elástica (Fel) é diretamente proporcional à deformação (Δl).
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Matematicamente, temos: Fel = k.Δl; ou vetorialmente: Fel= -k. Δl, onde k é uma constante positiva denominada Constante Elástica da mola, com unidade no S.I. de N/m. A Constante Elástica da mola traduz a rigidez da mola, ou seja, 
representa uma medida de sua dureza. Quanto maior for a Constante Elástica da mola, maior será sua dureza.
É importante ressaltar que o sinal negativo observado na expressão vetorial da Lei de Hooke, significa que o vetor Força Elástica (Fel), possui sentido oposto ao vetor deformação (vetor força aplicada), isto é, possui sentido oposto à deformação, sendo a força elástica considerada uma força restauradora.
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OBJETIVOS
 Definir a relação existente entre a força atuante em uma mola e sua deformação;
 Conceituar a constante elástica (K) de uma mola;
 Determinar graficamente o valor da constante elástica (K) de uma mola;
 Determinar o valor da constante elástica (K) através do método dos mínimos quadrados. 
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EXPERIMENTAL
4.1 - Faça a medida de 3 massas de 3 pesos
4.2 - Acoplem-os, um a um ao gancho colocado na mola, verificando a deformação ocorrida.
4.3 - Preencha a tabela:
	MEDIDA
	MASSA TOTAL (Kg)
	DEFORMAÇÃO TOTAL (cm)
	1
	0,0115
	0,8
	2
	0,0315
	2
	3
	0,049
	3,8
4.4 Trace o gráfico Força (g) x Deformação (cm)
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4.5 Determine a constante elástica através dos dados obtidos
	
	K = 	→	 = 15,45
4.6 Determine o coeficiente angular da reta:
M = → = 15,83
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RESULTADOS
5 – Certa mola helicoidal, presa num suporte vertical, tem comprimento de 12 cm. Quando se prende á uma mola um corpo de 200g ela passa a medir 16 cm. A constante elástica da mola vale, em N/m:
6 - Uma mola helicoidal de comprimento natural 20 cm pende prende verticalmente quando é presa pela extremidade superior. Suponde – se um corpo de massa 200g pela extremidade inferior, seu comprimento passa a ser 25 cm. A constante elástica da mola é:
dado G=10m/s^2
Resposta:
K = m . g/ X =
K = 200 . 9,81/x =
K = 1,962/0,05 =
K = 39,24 N/m
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CONCLUSÃO
Após o termino da pratica pode-se concluir que a lei que explica sobre a elasticidade de corpos, no caso estudado foi uma mola helicoidal, e que a quanto maior o peso do corpo pendurado na extremidade da mola maior é sua deformação.
Aprendeu-se mais sobre o uso da constante elástica, e como usa-la no dia-a-dia e com isso a prática chegou-se aos resultados esperados.
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ANEXOS
Atividades
7 – Um dinamômetro é construído utilizado – se uma mola cuja constante elástica é K= 800N/m. Pode-se afirmar que um deslocamento de 1,0cm, na escala desse dinamômetro , correspondente a uma força, em Newton, de ;
Resposta:
Fe= k . x =
Fe= 800.0.01 =
8 N
8 – Considere um sistema constituído de duas molas de constante elástica K1 e K2. É correto afirmar que:
(01) A constante elástica do sistema é maior quando as molas são associadas em serie.
(02) A constante elástica do sistema e menor quando as molas são associadas em paralelo.
(04) A elongação das molas é a mesma quando elas são associadas em paralelo.
(08) A constante elástica do sistema é K1 e K2, quando elas são associadas em paralelo.
(16) A força de elongação das molas é a mesma quando elas são associadas em paralelo.
Soma (04 + 08)= 12
Resposta certa 04 e 08.
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9 – Uma mola pendurada num suporte apresenta comprimento igual a 20 cm. Na sua extremidade livre dependura-se um balde vazio, cuja massa é 0,50 Kg. Em seguida, coloca-se água no balde até que o comprimento da mola atinja 40cm. O gráfico a seguir ilustra a força que a mola exerce sobre o balde, em função do seu comprimento. Pede-se:
A massa de água colocada no balde:
A energia potencial elástica acumulada na mola no final do processo.
Reposta:
Fel = Pb + Pa b)Epel = K . x^2/2
fel = (mb + ma) . g 
100 = (0,5 + ma) . 10 K = 
ma = 9,5 Kg Epel = 
 Epel = 10 J
10 – A figura mostra uma mola, a cuja extremidade livre está presa a um ponteiro , colocada ao lado de uma escala graduada em centímetros . Três diferentes pesos são pendurados na mola, como indicado. Determine:
a) A indicação do ponteiro, se não for pendurado peso na mola.
b) O valor do peso do corpo C.
Resposta:
F = k(L - x): 24/11 = (60 - x)/(40 - x)
 110 = k(40 - x) 960 - 24x = 660 - 11x ==> x = 23,08 cm 
 240 = k(60 - x) 
 C = k(30 - x)
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 C/240 = (30 - 23,08)/(60 - 23,08)
 C/240 = 6,92/36,92
 C = 45 N
11 – Um aluno do curso de engenharia mecânica da Unileste , em uma aula pratica do laboratório , realizou a seguinte experiência , para determinar a constante elástica de proporcionalidadedo arranjo mostrado na figura a seguir. Pegou uma mola não deformada, com a extremidade superior fixa, prendeu – a, a sua extremidade livre, um corpo de peso P, a mola sofreu uma deformação x. O valor encontrado pelo aluno, em N/cm, foi:
Resposta:
2 N/cm.