RELATÓRIO FIS. II - Lei de Hooke

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Lei de Hooke
3º Relatório de Física II - Prof. Ciro
Alunos: Gabriel Silva, Hugo Marins, Kaio Macedo,
Paula Brust e Victor Ramiro 
Niterói
2018
	
	RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
FÍSICA II
	
	
	CURSO
	Engenharias 
	TURMA
	3060
	DATA
	23/03/2018
	Aluno/
Grupo
	Gabriel Silva 
Hugo Marins
Kaio Macedo 
Paula Brust 
Victor Ramiro 
 
	TÍTULO 
	Lei de Hooke
	OBJETIVO
	Determinar a constante elástica da mola utilizada no experimento.
	
	
	INTRODUÇÃO
	Lei de Hooke:
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.
 Notando que segundo o Sistema Internacional: F=K.Δl 
F está em newtons 
K está em newton/metro
Δl está em metros
Na Lei de Hooke existe grande variedade de forças interagindo, e tal caracterização é um trabalho de caráter experimental. Entre essas forças que se interagem as forças “mais notáveis” são as forças elásticas, ou seja, forças que são exercidas por sistemas elásticos quando sofrem deformação. Devido a tal motivo, é interessante ter uma idéia do comportamento mecânico presente nos sistemas elásticos. Os corpos perfeitamentes rígidos são desconhecidos, visto que em todos os experimentos realizados até hoje sofrem deformação quando submetidos à ação de forças, entendendo-se por deformação de um corpo (alteração na forma e/ou dimensões do corpo). Essas deformações podem ser de diversos tipos: Compressão, Distensão, Flexão, Torção, dentre outros.
 E elas podem ser elásticas ou plásticas:
Deformação plástica: persiste mesmo após a retirada das forças que a originaram.
Deformação elástica: desaparece com a retirada das forças que a originaram.
Estando uma mola, barra ou corpo em seu estado relaxado, e sendo uma das extremidades mantida fixa, aplicamos uma força (F) à sua extremidade livre, observando tal deformação. Após observado o fato, o físico Hooke estabeleceu uma Lei, cujo carrega seu nome até hoje, a qual relaciona a Força Elástica (Fel), reação causada pela força aplicada, e a deformação da mola (Δl).
A intensidade da Força elástica (Fel) é diretamente proporcional à deformação (Δl).
Temos que: Fel = k.Δl, onde k é uma constante positiva denominada Constante Elástica da mola, sendo sua unidade N/m no S.I.. A constante elástica da mola traduz a rigidez da mesma, ou seja, é uma medida que representa a sua dureza. Quanto maior for a constante Elástica da mola, maior será a 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.
Sendo W a Força aplicada, tem-se:
W = – FelFel = – k.ΔlW = k.Δl
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), chegando à ruptura do material.
O instrumento que usa a lei de Hooke para medir forças é o dinamômetro.
A Lei de Hooke Aplicada a Materiais:
A Lei de Hooke também é percebida após a realização do ensaio de tração e deste é obtido o gráfico de Tensão x Extensão. O comportamento linear mostrado no início do gráfico está nos afirmando que a Tensão é proporcional à Extensão. Logo, existe uma constante de proporcionalidade entre essas duas grandezas. Sendo:
σ = ε . 
Eσ = Tensão em Pascal
ε = Deformação específica, (adimensional)
E = Módulo de elasticidade ou Módulo de Young
	MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
	
Materiais utilizados:
Mola
Tripé universal
Régua
Gancho
Pesos esféricos
Balança semi analítica
	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	Para que ocorresse o experimento utilizou-se o tripé universal fixou-se a mola ao mesmo, pegou-se o gancho prendeu-se a mola pesou-se as esferas de peso em uma balança semi analítica em seguida colocou um dos pesos no gancho em seguida observou o deslocamento da mola e mediu-se com uma régua anotando-se em milímetros o quão a mola dilatou-se, repetiu-se o mesmo com todos os pesos utilizados e em seguida colocou-se todos os pesos juntos ao gancho e observou-se o seu deslocamento, todos esses procedimentos foram anotados e feito os seus respectivos cálculos.
	DADOS EXPERIMENTAIS E ANÁLISE DE DADOS
	Os valores obtidos no experimento podem ser vistos abaixo através da tabela 1: 
	Massa Total (kg)
	0,03
	0,057
	0,080
	0,107
	0,130
	0,152,8
	0,175,5
	Deformidade da mola (m)
	0,13
	0,145
	0,157
	0,172
	0,185
	0,198
	0,21
	Peso = m*g (N)
	0,294
	0,551
	0,783
	1,048
	1,272
	1,496
	1,718
Obs: Foi utilizado o valor de 9,79 m/s2 para a aceleração da gravidade (g) como orientado pelo professor.
Aplicando os valores de Peso (N) e deformidade da mola (m) obtidos, conseguiremos formar um gráfico da função Afim (1º Grau) como demonstrado abaixo.
 y= 17,883x - 2,0204
Ao observar a função gerada pela gráfico, percebemos que o coeficiente angular (17,782 N/m) determina a constante elástica da mola usada no experimento.
	CONCLUSÃO
	O experimento referente a lei de Hooke, que demonstra o deslocamento de uma mola sem nenhum peso na sua posição inicial e ao colocar os pesos inicia-se um deslocamento, indicando que em uma mola em repouso não haverá força elástica exercida, será nula, juntamente com a sua energia potencial. A partir do momento em que a mola começa a ter variação do seu deslocamento referente a sua posição inicial, ela começa a exercer uma força contrária a força aplicada, e com ela haverá a presença de uma energia potencial elástica para a mola do experimento..
Após a elaboração do gráfico relacionando a força e a elongação da mola foi constatado que, quanto maior for a elongação da mola, maior será a força, sendo assim, a intensidade da força é proporcional à deformação.
 Através dos resultados estatísticos, foi possível sistematizar e obter o gráfico das forças, obtendo assim a constante elástica da mola em questão, através do coeficiente angular da equação do gráfico.
Com base nas anotações feitas durante o experimento e nos cálculos pós-experimentos achamos o valor de 17,7782 N/m como a constante elástica da mola utilizada.
	REFERÊNCIAS
	
Referência: CAVALCANTI, Eduardo; "Lei de Hooke"; blog da Engenharia: http://blogdaengenharia.com/lei-de-hooke/ ; 25.03.2018
Halliday,David .RESNICK, Robert. WALKER,Jearl 
Fundamentos da Física vol 1