Determinação da constante elástica de uma mola

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
LICENCIATURA EM QUÍMICA
FÍSICA EXPERIMENTAL I
TURMA: 2015.1
Graduandas:Íngrede Silva, Juliane Freire e Regina Morais
Docente: Rafael Rocha da Silva
Entrega: 28/03/2015
Determinação da Constante Elástica de uma Mola
Introdução
Consideremos uma mola de comprimento natural L0, quando se aplica uma força F na mesma direção da mola, de modo que seu comprimento aumente para o valor L. A diferença x entre L e L0 é denominada deformação da mola. A intensidade de é proporcional a x, isto é:
 (1)
Onde K é uma constante que depende da mola. Esse resultado é conhecido como Lei de Hooke. A unidade da constante K no SI é o newton por metro (N/m). Segundo Halliday e Resnick (2008), 
O sinal negativo da equação (1) indica que o sentido da força elástica é sempre oposto ao sentido do deslocamento da extremidade livre da mola. A constante K é chamada de constante elástica (ou constante de força), e é uma medida de rigidez da mola. Quando maior o valor de K, mais rígida é a mola, ou seja, maior é a força exercida pela mola para um dado deslocamento.
Segundo Ricardo Präss (2013), 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 força deformante e deformação elástica produzida. Pôde então enunciar o resultado das suas observações sob forma de uma lei geral”. Tal lei, que é conhecida atualmente como lei de Hooke, e que foi publicada por Hooke em 1676, e a seguinte:
 
“As forças deformantes são proporcionais às deformações elásticas produzidas”.
2- Objetivo:
Aprender a determinar a constante elástica de uma mola utilizando um arranjo experimental simples
3- Procedimentos Experimentais:
3.1- Materiais:
2 molas com fios de mesmo material e feitas com fios de mesmo diâmetro, mas com enrolamentos de diâmetros diferentes (se não for possível utilizar molas de mesmo material, utilizar quaisquer duas molas);
Suporte para mola com tripé;
Suporte aferido para massas;
Conjunto de massas aferidas;
Régua.
3.2- Procedimentos Realizados:
Uma mola de 0,1 m foi suspensa sem nenhuma força externa aplicada e definiu-se sua posição inicial de origem (X0). Um porta peso foi pendurado após anotar sua massa, e o valor x correspondente à deformação da mola também foi anotado. O porta peso foi retirado para refazer a medida uma segunda vez (Figura 2).
Figura 1. Porta peso pendurado à mola 1.
A Tabela 1 descreve os pesos e as deformações causadas para outros 7 valores diferentes de massa, tomando o cuidado de medir 3 vezes em cada caso e de não ultrapassar o limite elástico da mola, para não deformá-la permanentemente. O procedimento foi repetindo para uma segunda mola de 0,89 m (Tabela 2).
4- Resultados e Discussão:
Tabela 1. Dados coletados na experiência de lei de Hooke para a primeira mola.
	
	Mola 1 X0 (m): 10 cm
	
	m (Kg)
	Peso
(N)
	X (m)
	X (m)
	σa
	σb
	σc
	
	
	Resultado
	
	
	
	
	Med.1
	Med. 2
	Med. 3
	
	
	
	
	
	
	
	
	Massa 1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 3
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 4
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 5
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 6
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 7
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 8
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
Tabela 2. Dados coletados na experiência de lei de Hooke para a segunda mola.
	
	Mola 1 X0 (m): 10 cm
	
	m (Kg)
	Peso
(N)
	X (m)
	X (m)
	σa
	σb
	σc
	
	
	Resultado
	
	
	
	
	Med.1
	Med. 2
	Med. 3
	
	
	
	
	
	
	
	
	Massa 1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 3
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 4
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 5
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 6
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 7
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	Massa 8
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	( ± ) 
	
	σb Em m: (Kg)
	σb no peso (N)
	
Referências:
HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J. Fundamentos de Física. 8º Ed. Editora LTC. 2008. Pg. 162.
PRÄSS, A, R. A Lei de Hooke. [online]. Disponível em < http://www.fisica.net/mecanicaclassica/a_lei_de_hooke.pdf> Acessado em 26 de março de 2015.