Força elática

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Força elástica
Disciplina: Física Experimental I
Porto Seguro
2017
Sumário
 Pág.
01. Introdução...................................................................................................3
02. Objetivos.....................................................................................................3
03. Materiais.....................................................................................................3
04. Métodos......................................................................................................4
05. Resultados e Discussão.............................................................................5
06. Conclusão...................................................................................................7
07. Referências.................................................................................................7
01.Introdução
A força elástica (Fel) é a força exercida sobre um corpo que possui elasticidade, por exemplo, uma mola, borracha ou elástico.
Essa força determina, portanto, a deformação desse corpo, quando ele se estica ou se comprime. Isso dependerá da direção da força aplicada.
Como exemplo, vamos pensar numa mola presa num suporte. Se não houver uma força atuante sobre ela, dizemos que ela está em repouso. Por sua vez, quando esticamos essa mola, ela criará uma força em sentido contrário. [1]
A deformação sofrida pela mola é diretamente proporcional à intensidade da força aplicada. Sendo assim, quanto maior for à força aplicada (P), maior será a deformação da mola (x), como vemos na imagem abaixo:
. 
A Lei de Hooke é uma lei de física que está relacionada à elasticidade de corpos e também serve para calcular a deformação causada pela força que é exercida sobre um corpo, sendo que tal força é igual ao deslocamento da massa partindo do seu ponto de equilíbrio multiplicada pela constante da mola ou de tal corpo que virá à sofrer tal deformação. [2]
A força elástica, exercida pela mola sobre o objeto é dada pela equação: [3]
						 (1)
Onde Fe é força elástica (N), K constante elástica da Mola (N/m) e ∆x a deformação da mola (m). [3]
A força aplicada na mola para produzir o deslocamento é igual ao peso do objeto de massa m que nele está pendurado é dada pela equação: [3]
						(2)
Onde F é Força elástica, P força peso, m massa de um corpo e g aceleração da gravidade. 
Para se dá veracidade aos resultados de certas medidas de grandezas encontradas experimentalmente, é importante saber dimensionar a qualidade do resultado. Para obter essa qualidade, dispomos de um instrumento chamado Teoria dos Erros, que torna o valor de uma medida mais próxima do valor verdadeiro. [4]
Estes “erros” podem ser medidos através da fórmula:		
 (3)				
Onde (Ve) representa o valor encontrado experimentalmente e (Vt) o valor teórico.
02. Objetivos
Determinar a constante da mola;
Construir gráfico.
03. Materiais 
Suporte universal;
1 mola;
Trena;
Objetos de metal de 25g, 50g e 100 g.
04. Métodos
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Mediu-se a mola com uma trena e anotou-o. Em seguida foi colocado na mola um objeto de 25g, esperou-se estabilizar a mola (parar de se balançar) e mediu-se o tamanho da mola com o peso. O mesmo procedimento foi repetido com objetos de 50g, 75g, 100g, 125g, 150g e 175g, todos foram repetidos três vezes.
05. Resultados e Discussão
As tabelas a seguir contêm os dados obtidos no experimento.
Tabela I
	Mola tamanho inicial: 1,6 cm
	 Medidas
	 25 g 
	50 g
	75 g
	100 g
	125 g
	150 g
	175 g
	1 
	3,5
	6,5
	9,5
	12,6
	15,7
	18,8
	22,0
	2
	3,5
	6,5
	9,5
	12,6
	15,7
	18,8
	22,0
	3
	3,5
	6,5
	9,5
	12,6
	15,7
	18,8
	22,0
Tabela II
	Massa do Objeto (g)
	Massa do Objeto (Kg)
	Força
(N)
	X1 da mola
(cm)
	X1-X0
(cm)
	Distensão da mola (m)
	Constante da Mola (K)
	E%
	25
	0,025
	0,24
	3,5
	1,9
	0,019
	12,63
	39,0
	 50
	0,05
	0,49
	6,5
	4,9
	0,049
	10
	22,3
	75
	0,075
	0,73
	9,5
	7,9
	0,079
	9,24
	15,9
	100
	0,1
	0,98
	12,6
	11
	0,11
	8,90
	12,7
	125
	0,125
	1,22
	15,7
	14,1
	0,141
	8,65
	10,1
	150
	0,15
	1,47
	18,8
	17,2
	0,172
	8,54
	9,0
	 175
	0,175
	1,71
	22,0
	20,4
	0,204
	8,38
	7,2
Segue abaixo os cálculos usados para o objeto de 25g e o mesmo calculo foi usado utilizando os demais objetos:
Usando a equação 02, foi achado o valor da Força elástica (N) da mola com cada objeto que foi colocado. 
Para calcular a constante da mola, foi utilizada a equação 01. 
Após calcular os valores da tabela acima, foi construído um gráfico, onde o eixo y representa a Força (N) e o eixo x a Deformação (m). Ao representar os pontos, foi feito a reta e foi calculada a constante elástica, a partir do coeficiente angular da reta, encontrando a constante K. Em seguida, foi calculado a diferença de erro entre os valores obtidos pelas medições e pelo gráfico, utilizando a equação 03:
%
Ao observar a tabela, foi verificado que a medida que foi adicionado o objeto com maior peso, sua constante foi diminuindo. E também ficou evidente que quanto maior a massa do objeto usado para esticar a mola, menor é seu erro relativo. 
Através do calculo do erro relativo pode-se perceber que o experimento não teve um resultado satisfatório, provavelmente devido a alguns aspectos que foram observados, como exemplo, foi observado que a mola não estava em perfeito estado, tinha uma parte meio torta; outro ponto a ser observado também, seria que quanto menos o peso do objeto mais difícil estabilizar a mola, para pará-la. Esta ultima observação pode explicar o porquê o erro vai diminuindo à medida que o peso ia aumentando.
06. Conclusões
Apesar de não ter o resultado esperado, o experimento trouxe mais conhecimento sobre a Lei de Hooke, pois além de aplicar o que encontra-se na literatura, pode-se observar o quanto é importante o manuseio e conservação dos objetos que serão utilizados no experimento, para que assim haja um melhor resultado nas práticas realizadas.
07. Referências
[1] Lei de Hooke. Toda Matéria. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/lei-de-hooke/> Acesso em 20 de Novembro de 2017.
 [2] HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 2, volume 1, 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. 
[3] HALLIDAY, Resnick, Walker, 2006, Fundamentos de Física, vol. 1, editora LTC. Campos, Alves, Speziali, 2007, Física Experimental Básica na Universidade, editora UFMG
[4] Apostila Teoria de Erros. USP– Instituto de Física. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br> Acesso em 20 de Novembro de 2017.