relatorio de aula pratica lab. física complementar(pendulo mola)

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UNIVERSIDADE PAULISTA
ENGENHARIA
Relatório de aula prática laboratorial:
Pêndulo mola: determinação da constante elástica de mola helicoidal.
Turma: R – 4° Semestre
Ricardo Motta Zardetto RA:B0445E-0
Silvio Zorzenone Do Carmo RA:A993AJ-7
Relatório da disciplina de
Complementos de Física sob a
orientação do Prof.º Rodrigo.
UNIP - ASSIS
20 de Setembro de 2012.
Sumário
1. INTRODUÇÃO	2
2. OBJETIVO	2
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL	2
4. LOCAL E REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO	2
5. EQUIPAMENTOS E MATERIAIS UTILIZADOS	2
6. RESULTADOS	2
7. CONCLUSÃO	2
8. REFERÊNCIAS	2
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA EXPERIMENTAL
1. INTRODUÇÃO
O sistema que veremos a seguir é conhecido como pêndulo elástico, este possui um comportamento interessante, pois sendo um sistema relativamente simples engloba uma riqueza grande de fenômenos.
Para este tipo de pêndulo, o sistema é formado por um conjunto de pesos acoplado no extremo inferior de uma mola que tem seu extremo superior afixado em um suporte e que após uma perturbação inicial começa a oscilar. Tal movimento se dá devido à elasticidade da mola que produz uma força restauradora que leva sempre o pêndulo a sua posição inicial.
Figura 1 – pêndulo elástico. Diferença entre a posição inicial e posição após aplicação da força.
A lei da física que estuda esse comportamento de deformação da mola é a Lei de Hooke. Não conhecemos corpos perfeitamente rígidos, uma vez que todos 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 forças deformantes e deformação elástica produzida. Pôde então enunciar o resultado das suas observações sob a forma de uma lei geral, a Lei de Hooke, foi publicada em 1676, e relaciona: Força Elástica(Fel), reação da força aplicada, e deformação da mola (Δl): A intensidade da Força elástica (Fel) é diretamente proporcional à deformação (Δl).
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.
A lei de Hooke pode ser utilizada desde que o limite elástico do material não seja excedido. O comportamento elástico dos materiais segue o regime elástico na lei de Hooke apenas até um determinado valor de força, após este valor, a relação de proporcionalidade deixa de ser definida (embora o corpo volte ao seu comprimento inicial após remoção da respectiva força). Se essa força continuar a aumentar, o corpo perde a sua elasticidade e a deformação passa a ser permanente (inelástico ou plástica), chegando até à ruptura do material.
O instrumento que usa a lei de Hooke para medir forças é o dinamômetro.
2. OBJETIVO
O presente experimento tem por finalidade promover o conhecimento estudar o movimento periódico de oscilação de um pêndulo mola e determinar o valor da constante elástica da mola em estudo tanto estático quanto dinâmico.
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Utilizando os materiais disponibilizados, foi construído um pêndulo mola. Foi analisado de duas maneiras: estático e dinâmico. Conforme foram adicionadas as massas, foi medido seu comprimento (estático), e também medido o período de oscilação (dinâmico). Para o experimento foi considerado o tempo de 10 oscilações utilizando o cronômetro do laboratório, posteriormente calculado o tempo de 1 (uma) oscilação, o mesmo processo foi realizado 7 (sete). Através destas informações será construído um gráfico para cada tipo de análise, sendo encontrada a reta média e posteriormente encontrada a constante elástica (K) da mola em estudo. Para construção do gráfico será utilizada a seguinte equação:
M = ∆G/∆L
Onde: 	M é o módulo da escala;
	∆G é a maior variação da grandeza;
	∆L é o tamanho do papel milimetrado (mm).
Tal equação será utilizada para determinação padrão da escala a ser utilizada para construção do gráfico.
4. LOCAL E REALIZAÇÃO DO EXPERIMENTO
O experimento foi realizado no Laboratório Multidisciplinar nas dependências da UNIP – Universidade Paulista, Campus de Assis-SP, sob a orientação do Professor Rodrigo.
5. EQUIPAMENTOS E MATERIAIS UTILIZADOS
Suporte de fixação, mola helicoidal, porta cargas e massores aferidos (4,84g cada), escala graduada fixa ao suporte (erro = 0,5mm) e cronômetro (precisão 0,001s).
Obs.: considerada a gravidade g=9,8 m/s².
6. RESULTADOS
Tabela de resultados experimentais:
Estático:
	F (N)
	94,864
	189,728
	237,16
	284,592
	332,024
	379,456
	426,888
	X (m)
	22.10-3
	70.10-3
	95.10-3
	119.10-3
	143.10-3
	165.10-3
	191.10-3
Cálculo de escala:
(F) Em y= 426,888/170 = 2,51 > 3
(X) Em x= 191/120 = 1,59 > 2
Dinâmico:
	M (kg)
	96,8.10-4
	193,6.10-4
	242.10-4
	290,4.10-4
	338,8.10-4
	387,2.10-4
	435,6.10-4
	T10 (s)
	4,681
	6,407
	7,091
	8,082
	8,617
	9,336
	10,248
	T (s)
	0,4681
	0,6407
	0,7091
	0,8082
	0,8617
	0,9336
	1,0248
	T² (s)
	21,9.10-2
	41.10-2
	50,28.10-2
	65,31.10-2
	74,25.10-2
	87,16.10-2
	105.10-2
Cálculo de escala:
(T²) Em y= 435,6/170 = 2,5 > 3
(M) Em x= 105/120 = 0,875 > 1
Cálculo do coeficiente angular (estático)
K=∆y/∆x
K= 111/84,5
K=1,313 N/m
Cálculo do coeficiente angular (dinâmico)
K/4𝝿²=∆y/∆x
K=4𝝿²(∆y/∆x)
K=4𝝿²(118/90)
K=4𝝿²(1,31)
K= 51,71 N/m
7. CONCLUSÃO
Após a realização de mais este experimento, cada vez mais podemos entender na prática a teoria que nos é apresentada em sala de aula, acreditamos que o objetivo do experimento foi novamente alcançado, mais uma vez nos utilizamos da teoria e das equações para uma situação real, e a cada experimento agregamos experiência.
8. REFERÊNCIAS
Massa Mola. Analisando Algumas Características do Pêndulo Elástico. Disponível em: http://www.fis.unb.br/exper/prolego/ondula/massa-mola.htm
WIKIPÉDIA a enciclopédia livre. Lei de Hooke. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Hooke. Acesso em: 22/09/2012.
Pendulo Mola
http://www.walter-fendt.de/ph14br/springpendulum_br.htm