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Nome: Bianca Thume (201421605) Curso: Engenharia de Produção-313 Disciplina: Física Experimental I Experimento Nº 5- Lei de Hooke 1. Objetivo: Analisar as três leis de Newton no equilíbrio, analisar a proporcionalidade entre a elongação de uma mola e a força aplicada e mostrar que a relação é linear até um certo limite de elasticidade. 2. Introdução: Um corpo ligado à extremidade de uma mola comprimida (ou esticada) possui energia potencial elástica. Desse modo, a mola comprimida exerce uma força sobre o corpo, a qual realiza um trabalho sobre ele quando o soltamos. Porém, se tentarmos comprimir (ou esticar) uma mola, nota-se que a força produzida pela mola é diretamente proporcional ao seu deslocamento do estado inicial (equilíbrio). O equilíbrio na mola ocorre quando ela está em seu estado natural, ou seja, sem estar sofrer elongação ou compressão. Este resultado é conhecido como Lei de Hooke, observado pelo cientista inglês Robert Hook como uma propriedade da mola. 3. Material utilizado: - Uma mola. - Um conjunto de pesos. - Suporte para mola. - Régua graduada em 'mm'. 4.Procedimento experimental: Inicialmente, o suporte para a mola foi fixado na mesa e a partir disso, a mola foi colocada no suporte. Com o auxílio da régua foram feitas as medições que consistiam no quanto a mola esticava- se assim que eram colocados mais pesos que variavam de 10 em 10 gramas. Após isso foram anotados em uma tabela esses valores de elongação e também calculados os valores da Força Peso em Newtons e também em grama/força. Com isso, foi realizada a confecção do gráfico da força peso pela elongação a partir dos dados da tabela e estudados os coeficientes lineares bem como o valor da constante de elasticidade da mola. Os gráficos e cálculos constam em anexo. 5. Obtenção e análise dos dados e resultados: A partir da realização do experimento pudemos ver que uma mola pode tanto se comprimir quanto se elongar. Isso deve-se a constante de elasticidade, que dita o valor máximo para se comprimir e o máximo que a mola irá se elongar. O fato da mola voltar ao normal, quando elongada e em seguida solta, é a ação da força restauradora em que faz com que a mola volte ao seu estado normal. Porém, exitem fatores diferem as molas como o material e a forma com que a mola é feita, fazendo com que uma mola se elongue mais que a outra. Durante a confecção do gráfico da força peso em função da elongação, foram realizados cálculos das escalas para que ficasse coerente o máximo possível. Com isso, pode-se notar a formação de uma reta, isso é, de acordo com que a força peso aumento a elongação também aumenta, tornando- se assim uma função constante crescente. Após realizarmos a confecção do gráfico, calculamos o coeficiente angular da reta obtida que indicava o quanto esta reta estava inclinada no plano (x, y). O cálculo foi realizado a partir de dois pontos da ret. Fisicamente o coeficiente angular possuía o mesmo significado que a constante de elasticidade: Coeficiente angular:Δy/Δx = K(Constante de elasticidade): F(força peso)/Δx A relação entre a força peso e o deslocamento indicava assim o quanto a mola poderia se alongar e comprimir. Outro ponto estudado a partir dos cálculos da constante de elasticidade e coeficiente angular foi o fato de conseguirmos determinar o peso de outros corpos através da mola e da régua. Foi realizado o cálculo onde tínhamos a constante elástica da mola e colocamos um peso, e assim tínhamos que descobrir a sua massa. Porém ocorria uma pequena variação no valor, não o tornando absoluto devido a fatores como arredondamento e a visão das medidas na régua. 6. Conclusão A partir do experimento e cálculos realizados, podemos concluir que a Lei de Hooke tem aplicação prática como por exemplo quando tratamos de resistência e comportamento dos materiais, muito usada na Engenharia Civil e Engenharia Mecânica. Porém, quando deformamos a mola e retiramos a força que causou a deformação à tendência da mola é voltar ao seu comprimento inicial, mas nem sempre isso ocorre. Pode acontecer de a mola ficar com um comprimento diferente do comprimento inicial ao ser retirada a força, situação em que não se aplica a Lei de Hooke. Se a mola volta a seu comprimento inicial ao ser retirada a força dizemos que ela obedece a Lei de Hooke e que a deformação é elástica. È por este motivo que a Lei de Hooke só é válida quando o valor de “x” (deformação) for pequeno em comparação com o comprimento natural da mola. 7. Referências HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. Física 2, volume 1, 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2004. YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física 1, volume 1, 12 Ed. São Paulo; Addison Wesley, 2008.
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