Relatório Lei de Hooke (17.10.2018)

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UFC – UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CAMPUS DE SOBRAL
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TURMA T02
FÍSICA EXPERIMENTAL I
PROFESSOR: VALDENIR SILVEIRA
LEI DE HOOKE
SHELDON LOPES PINTO
431416
Sobral – CE
2018.2
OBJETIVOS
Utilizar, calcular e analisar o conhecimento da Lei de Hooke, o trabalho realizado por uma força, as trocas de energia de um corpo, respectivamente.
INTRODUÇÃO
Os corpos materiais, quando submetidos à ação de forças, são suscetíveis de deformações. Uma mola, por exemplo, que esteja fixa por uma de suas extremidades, poderá sofrer uma distensão ou uma compressão, conforme o sentido da força que lhe aplique na outra extremidade. Se a intensidade da força for tal que, quando a força for removida a mola tome a forma original, vale a relação.
F = k . Δx
Onde Δx representa de quanto a mola se deformou (distendeu ou comprimiu). O fator de proporcionalidade k , que é uma característica de cada mola, é chamado de “constante elástica da mola”. A dependência entre a força aplicada e a deformação foi descoberta por Robert Hooke, em 1676, e é conhecida como “Lei de Hooke”. Dizemos que a mola A é mais elástica que a mola B quando, estando ambas submetidas a uma mesma força, a mola A sofre maior alongamento.
MATERIAIS
Um tripé com perfil universal e suporte fixo para oscilação.
Conjunto de massas acopláveis e gancho lastro.
Duas molas helicoidais.
Um dinamômetro.
Trena.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Parte I – Demonstrações
Demonstrados os de tipos de ondas – longitudinal, transversal.
Demonstrada a interferência de pulsos de ondas transversais.
Demonstrada a reflexão de pulsos de ondas transversais.
Demonstradas as ondas estacionárias.
Parte II – Medidas
Força Elástica
I - Com o dinamômetro, foi determinado o peso do lastro e do sistema lastro/massas com 1, 2 e 3 massas.
Lei de Hooke
II - Usada uma das molas pendurada num suporte universal, foi suspendido o sistema lastro/massa conhecida.
III - Medido o valor da elongação da mola, foi considerado a posição de equilíbrio como zero.
IV - Acrescentadas outras massas, uma de cada vez, completada a tabela 01. 
V - Repetido o procedimento II a IV para a mola 2 e para os pares de molas, (em série e em paralelo).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
	Lastro + 10 g:
	Peso P1 = 0,20 N
	Lastro + 30 g:
	Peso P2 = 0,40 N
	Lastro + 50 g:
	Peso P3 = 0,60 N
	Lastro + 70 g:
	Peso P4 = 0,80 N
	Lastro + 90g:
	Peso P5 = 1,00 N
	Lastro + 110 g:
	Peso P6 = 1,20 N
	Lastro + 150 g:
	Peso P7 = 1,60 N
	Lastro + 200 g:
	Peso P8 = 2,10 N
Tabela de Força Elástica:
Na tabela acima foi usado o dinamômetro para fazer as medidas encontradas, utilizando o lastro do sistema mais o peso de ruelas (10 a 200 g).
	MOLAS
	F (N)
	ELONGAÇÃO ∆x (m)
	F/∆x
	F (N)
	ELONGAÇÃO ∆x (m)
	F/∆x
	Mola 1
	2,10 N
	0,218 m
	9,63
	1,00 N
	0,097 m
	10,31
	Mola 1
	0,60 N
	0,056 m
	10,53
	1,20 N
	0,120 m
	10
	Mola 1
	0,80 N
	0,075 m
	10,53
	1,60 N
	0,159 m
	10,06
	Mola 2
	0,60 N
	0,057 m
	10,35
	1,20 N
	0,121 m
	9,92
	Mola 2
	0,80 N
	0,072 m
	10,97
	1,60 N
	0,167 m
	9,58
	Mola 2
	1,00 N
	0,099 m
	10,10
	2,10 N
	0,217 m
	9,67
	Molas 1//2 *
	0,60 N
	0,030 m
	19,66
	1,20 N
	0,061 m
	19,67
	Molas 1//2 *
	0,80 N
	0,040 m
	19,75
	1,60 N
	0,082 m
	19,51
	Molas 1//2 *
	1,00 N
	0,050 m
	20,00
	2,10 N
	0,110 m
	19,09
	Molas 1 ~ 2 **
	0,20 N
	0,027 m
	7,40
	0,80 N
	0,149 m
	5,30
	Molas 1 ~ 2 **
	0,40 N
	0,030 m
	13,33
	1,00 N
	0,190 m
	5,26
	Molas 1 ~ 2 **
	0,60 N
	0,110 m
	5,36
	1,20 N
	0,240 m
	5
 Tabela Lei de Hooke:
*Molas em Paralelo **Molas em série
A tabela acima mostram as medidas encontradas a partir da primeira tabela com seus valores escolhidos de forma aleatória, onde foram utilizadas a mola 1 e mola 2 separadas, e posteriormente juntas, em paralelo (*) e em série (**), onde foram encontradas suas Forças (N), Elongações (variação da posição inicial 0 até a posição final encontrada, devido aos pesos colocados), F/∆x encontrados por último.
ATIVIDADES
01. Utilizando dados da tabela verifique se F Δx para cada mola medida (considere um erro de até 5 %) e, baseado nisto, explique o funcionamento de um dinamômetro.
R: Considerando a F = 0,60 N nas molas 1, 2, foram encontradas as seguintes situações: A mola 1 possuiu 0,056 m de variação de comprimento, a mola 2 com 0,057 m. Não foram encontradas variações acima de 5% nas molas 1 e 2, e sua proporcionalidade é valida, pois aumentando sua força F = 0,80 N suas variações de comprimento foram de 0,075 m (mola 1) e 0,072 m (mola 2); O princípio de funcionamento do dinamômetro consiste na deformação que a mola sofre em razão da ação de uma força que é proporcional a esta força aplicada, sua intensidade é indicada na graduação existente na estrutura (dinamômetro ideal). Em algumas feiras, vendedores de peixes utilizam um dispositivo com estas características com a finalidade de medir a massa (massa é dita usualmente como peso) dos peixes vendidos. Massa e peso são grandezas diferentes; uma forma de resolver este impasse é associar à graduação a divisão de cada valor por 9,8 (valor da aceleração da gravidade nas proximidades da Terra), pois aí sim ele estará apto a medir a massa que os peixes possuem em valor aproximado, pois a aceleração da gravidade na superfície terrestre é variável, tornando a massa também variável, e se graduado como proposto (dividindo os valores da escala por 9,8) este dispositivo só mediria a massa em valor aproximado em locais que possuem a aceleração da gravidade igual ou bem próxima a 9,8m/s².
02. Escreva a expressão matemática que relaciona F e Δx, substituindo por K (constante de proporcionalidade, cujo valor foi encontrado anteriormente), para cada experimento. Para os pares de molas, calcule K também pelo método algébrico, e compare os resultados.
R: F1 = k . Δx1 ~ k = F1/Δx1 ~ k = 7,40
F2 = k . Δx2 ~ k = F2/Δx2 ~ k = 13,33
F3 = k . Δx3 ~ k = F3/Δx3 ~ k = 10,71
F4 = k . Δx4 ~ k = F4/Δx4 ~ k = 10,66
F5 = k . Δx5 ~ k = F5/Δx5 ~ k = 10,10
F6 = k . Δx6 ~ k = F6/Δx6 ~ k = 19,67
F7 = k . Δx7 ~ k = F7/Δx7 ~ k = 10,06
F8 = k . Δx8 ~ k = F8/Δx8 ~ k = 19,09
03. Trace os gráficos, da força F versus Δx, para os dados da tabela (Um gráfico para as quatro situações testada).
04. O que representa a área sob a curva nos gráficos F versus Δx?
R: Os possíveis valores acima dos resultados encontrados, que a curva pode atingir.
05. De onde veio a energia necessária para realizar o trabalho?
R: De uma força manual realizada.
06. Qual o valor desta energia?
R: Ep = 0,228 J
07. Onde fica armazenada a energia que foi necessária para distender a mola?
R: Na mola. 
08. Com os dados da tabela calcule a energia que foi fornecida ao sistema e usando a equação Ep = K.∆x²/2. Verifique se o valor de K corresponde ao encontrado experimentalmente. Tire suas conclusões. 
Ep1 = 0,00270 J
Ep2 = 0,00600 J
Ep3 = 0,01650 J
Ep4 = 0,00230 J
Ep5 = 0,04850 J
Ep6 = 0,03660 J
Ep7 = 0,13360 J
Ep8 = 0,22800 J
CONCLUSÕES
Portanto A lei de Hooke é a lei da física relacionada à elasticidade de corpos, que serve para calcular a deformação causada pela força exercida sobre um corpo, tal que a força é igual ao deslocamento da massa a partir do seu ponto de equilíbrio vezes a característica constante do corpo é deformada. seu processo pode ser realizado através do sistema massa x mola, onde usa-se um ponto de referência inicial para calcular a variação de elasticidade da mesma. 
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REFERÊNCIAS
O DINAMÔMETRO. In: Brasil Escola. Disponível em:
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-dinamometro.htm
Acesso em: 24 de out. de 2018.
LEI DE HOOKE. In: WIKIPEDIA A Enciclopédia Livre. Disponível em:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Hooke
Acesso em: 24 de out. de 2018.