Relatorio Fisisca 1 - Lei de Hooke

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Lei de Hooke
Fernando Romeiro de Paula e Iago Matheus Iubel Trojan
Departamento de Física – Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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Campo Mourão - PR - Brasil
e-mail: nando_romeiro@hotmail.com e iagotrojan@gmail.com
Resumo
Foi realizado um experimento no laboratório de Física 1 em que analisamos a deformação de um sistema massa mola colocando diferentes forças em sua extremidade. Este experimento tem como objetivo medir a constate elástica através da construção de gráficos da força pela deformação da mola. Também foi analisado a constante elástica de quando são feitas associação de molas, tanto com elas em serie como em paralelo. Esse experimento é útil para visualizarmos como que funciona o trabalho de objetos que tendem a voltar a sua forma original após aplicada uma certa quantidade de força.
Introdução
A lei de Hooke fala sobre a força restauradora que existe em diversos sistemas quando comprimidos ou distendidos. Qualquer material sobre o qual exercermos uma força sofrerá uma deformação, que pode ou não ser observada. Esticar ou comprimir uma mola, é uma dessas situações onde a deformação nos materiais pode ser notada com facilidade. Mesmo ao pressionar uma parede com a mão, tanto o concreto quanto a mão sofrem deformações, apesar de não serem visíveis. A força restauradora surge sempre no sentido de recuperar o formato original do material.
Na Figura 01 é observado o comportamento de uma mola com a aplicação de um peso na sua extremidade.
Figura 01 
É utilizado para encontrar a constante elástica da mola o modulo da formula da Lei de Hooke.
 (1).
Na associação em paralelo de duas molas temos o caso mostrado na Figura 02
Figura 02
Para associação em paralelo a formula que rega a situação é
. (2)
Na associação e serie a situação é visualizada pela Figura 03.
Figura 03
A formula para encontra a constante elástica resultante na associação em série é:
 (3)
Materiais utilizados
- Suporte para mola 
- 2 Molas diferentes
- Trena 
- Régua 
- Suporte para pesos com 4 pesos
- Peso com ganchos nas pontas
- Dinamômetro
Procedimentos experimentais 
A Figura 04 mostra como foi realizado as medidas as deformações de ambas as molas.
Figura 04
Para medir a força que o objeto faz na mola foi utilizado um dinamômetro. Antes de utilizar o dinamômetro ele foi calibrado de forma que o seu 0 fique exatamente no início da marca azul quanto não se tem nenhum peso nele.
Depois de feitas as medidas foram encontrados os seguintes valores para o suporte dos pesos e para os seguintes pesos:
Tabela 01
	Peso
	Força (newtons)
	Suporte
	0,150 
	Peso 01
	0,500 
	Peso 02
	0,500 
	Peso 03
	0,500 
	Peso 04
	0,500 
	Peso 05
	0,500 
Medindo os pesos de forma conjunta obtivemos os seguintes valores:
Tabela 02:
	Pesos
	Força (newtons)
	Peso 05
	0,500 
	Peso 05 + Suporte
	0,650 
	Peso 05 + Suporte com 1 peso
	1,150 
	Peso 05 + Suporte com 2 pesos
	1,625 
	Peso 05 + Suporte com 3 pesos
	2,100 
	Peso 05 + Suporte com 4 pesos
	2,600 
é justificado que a soma dos pesos da diferente da medida dos pesos medidos juntos com o dinamômetro por conta de ser a força peso, e como a unidade de medida usada foi newton, tem essa pequena diferença.
Fazendo as medidas da deformação da mola 01 com as medidas listadas acima obtivemos a seguinte tabela:
Tabela 03: Força vs Deformação (Mola 01)
	Força (N)
	Deformação (m)
	0,500
	0,015
	0,650
	0,020
	1,150
	0,035
	1,625
	0,048
	2,100
	0,062
	2,600
	0,076
A partir do gráfico abaixo é possível obter um valor para o coeficiente angular que o programa utilizado para a confecção do gráfico fornece a através das medidas colocadas no gráfico.
O valor do coeficiente angular do gráfico é o mesmo valor da constante elástica da mola, isso vale para as duas molas e também para suas associações em paralelo e em série, Dessa maneira o . Se acharmos os valores isolando na formula (1), obtemos um valor aceitavelmente próximo do coeficiente angular do gráfico 01. 
 
Pegando os valores obtidos com o primeiro peso temos a seguinte equação:
 
Com a mola 02 tivemos os seguintes valores:
Tabela 04: Força vs Deformação (Mola 02)
	Força (N)
	Deformação (m)
	0,500
	0,029
	0,650
	0,037
	1,150
	0,062
	1,625
	0,090
	2,100
	0,115
	2,600
	0,140
e obtivemos o seguinte gráfico:
Como vimos no gráfico acima que o coeficiente angular é equivalente a constante elástica da mola temos que: , se tentarmos achar o valor isolando k na equação (1) e pegando os valores da terceira linha da tabela 04 conseguimos o seguinte valor: 
 
Para fazermos a associação em paralelo e a em série, das duas molas utilizamos um suporte que estava na parede para apoiar as molas. Ainda usamos os mesmos pesos que usamos para as medidas acima e uma trena para medir sua deformação.
Na associação em paralelo obtivemos a tabela 05 abaixo:
Tabela 05: Força vs Deformação da associação em paralelo das molas.
	Força (N)
	Deformação (m)
	0,500
	0,010
	0,650
	0,013
	1,150
	0,022
	1,625
	0,033
	2,100
	0,042
	2,600
	0,051
E obtivemos também o gráfico 03:
A partir do gráfico vemos que . Utilizando a formula (2) temos que:
 
Substituindo valores na equação:
 
Tabela 06: Força vs Deformação da associação em série das molas.
	Força (N)
	Deformação (m)
	0,500
	0,029
	0,650
	0,040
	1,150
	0,069
	1,625
	0,097
	2,100
	0,127
	2,600
	0,157
Através dos valores da tabela temos o seguinte gráfico:
Pelo gráfico achamos
Achando o pela formula (3):
 
 
Conclusão
Vimos com a realização do experimento o comportamento de uma mola quando esticada por um peso e como ela tem a capacidade de voltar a seu estado original, o que também vale para outros materiais.
Outra observação importante é que com os pesos que tínhamos nenhuma mola passou de seu limite de elasticidade, já que as duas voltaram a sua forma inicial após a retirada dos pesos.
Também verificamos o efeito da constante elástica quando relacionamos a mola tanto em paralelo, quando sua constante aumenta, tanto em série onde sua constante diminui.
Referencias
[1] Material de aula
[2]https://sites.google.com/site/vmlenart/fisica1
[3]http://www.mundoeducacao.com/fisica/periodo-constante-elastica.htm