Relatório de Laboratório de Física atrito

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Universidade Federal de Lavras
Departamento de exatas	
Renan Gonçalves
Jéssica Araújo
Mauro Pacheco
Turma: 19B
LEI DE HOOKE 
Lavras – MG
2014
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OBJETIVOS
As finalidades do experimento foram as seguintes:
Definir experimentalmente a constante elástica de uma mola;
Verificar a validade da lei de Hooke;
Construir, a partir dos dados obtidos, um gráfico Peso x Elongação.
INTRODUÇÃO
Devido ao fato de não conhecer-se corpos perfeitamente rígidos, uma vez que todos experimentados até hoje sofrem deformações mais ou menos apreciáveis quando submetidos à ação de forças, entendendo-se por deformação de um corpo uma alteração na forma, ou nas suas dimensões. Essas deformações, que podem ser de vários tipos - compressões, distensões, flexões, torções - 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.
Ao estudar as deformações de molas e as forças aplicadas, Robert Hooke (1635-1703), verificou que a deformação da mola aumenta proporcionalmente à força. A lei de Hooke consiste basicamente na consideração de que uma mola possui uma constante elástica k. Esta constante é obedecida até um certo limite, onde a deformação da mola em questão se torna permanente. Dentro do limite onde a lei de Hooke é válida, a mola pode ser comprimida ou elongada, retornando a uma mesma posição de equilíbrio. A lei de Hooke é definida por:
F = k.x
onde:
F: intensidade da força aplicada (N);
k: constante elástica da mola (N/m);
x: deformação da mola (m).
	Fisicamente, a constante elástica da mola depende principalmente da natureza do material de fabricação da mola e de suas dimensões. Indica a intensidade necessária para se elongar o corpo em uma dada extensão.
MATERIAIS USADOS E PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
3.1 Materiais Usados
1 mola (lei de Hooke);
4 massas aferidas com gancho;
1 régua milimétrica de 400 mm (lei de Hooke)
1 haste fêmea de 405 mm;
1 haste macho de 405 mm;
1 indicador de plástico esquerdo com tração magnética;
1 indicador de plástico direito com tração magnética;
1 tripé tipo estrela com manípulo;
1 fixador metálico com manípulo;
1 fixador metálico para pendurar a mola;
1 manípulo com cabeça de plástico;
1 balança de precisão.
3.2 Procedimentos Experimentais
	Primeiramente as massas com ganchos foram enumeradas e então pesadas em uma balança de precisão. Foram anotadas as massas das quatro massas aferidas e também a incerteza da balança.
	Já com o valor das massas, foi montado então o suporte para o experimento. Colocou-se o tripé em forma de estrela para encaixar-se com a haste macho. Então foi colocada a haste fêmea, deixando o suporte maior. Fixou-se no topo da haste um fixador metálico para pendurar a mola, com auxílio de um manípulo com cabeça de plástico. Então a régua milimétrica da lei de Hooke foi posicionada, utilizou-se os indicadores de plástico com tração magnética, de maneira a indicar com exatidão a deformação da mola. Posicionou-se a mola na posição padrão, com sua extremidade inferior alinhada ao indicador situado no zero da régua. O sistema pode ser visto na imagem a seguir:
Fig. 1: Imagem de como a estrutura foi montada.
Já com o sistema montado, pendurou-se cuidadosamente a massa 1 na extremidade inferior da mola, esperou-se o sistema entrar em repouso e então foi realizada a medida da deformação da mola, que foi anotada. Em seguida, a massa 2 foi adicionada ao sistema, sendo enganchada à massa 1 e, ao se obter um sistema estático, foi realizada novamente a medição da deformação. O processo se seguiu até adicionar a massa 4 ao sistema.
RESULTADOS
Os resultados obtidos com o experimento podem ser vistos na seguinte tabela:
	Tabela 1: Resultados obtidos no experimento
	i
	Mi (g)
	Xi ± 0,5 (mm)
	K (N/m)
	1
	50,21 ± 0,01
	75 ± 0,5
	6,54 ± 0,0449
	2
	100,72 ± 0,02
	147 ± 0,5
	6,70 ± 0,0241
	3
	151,33 ± 0,03
	218 ± 0,5
	6,78 ± 0,0169
	4
	201,83 ± 0,04
	290 ± 0,5
	6,80 ± 0,0013
	Fonte: dados obtidos em laboratório
Valor médio: 6,705 N/m
Erro aleatório: 0,059
Gráfico da força peso em função da elongação e comportamento do gráfico:
O gráfico encontra-se em folha anexada ao relatório. O comportamento do gráfico em questão é uma reta com intercepto no ponto (0 ; -0.02) cujo último ponto calculado é (0.2 ; 1.97). 
Valor da constante elástica da reta ajustada: O valor da constante obtido pelo coeficiente angular que é a inclinação da reta ajustada é de (6,904262962) N/m. 
Qual o significado físico da constante elástica de uma mola? O que indica?
O significado físico da constante elástica é definido da seguinte forma: se a constante elástica de uma mola for, por exemplo, K=20N/cm, isto significa que uma força de 20N provoca nessa mola uma deformação de 1cm. Em outras palavras, a constante elástica indica a intensidade de força necessária para se elongar o corpo em uma dada extensão.
A lei de Hooke é sempre válida?
A lei só é válida até o ponto em que a força aplicada ao corpo gera uma deformação elástica. Ao passar do ponto de deformação elástica do corpo, quando este entra em deformação plástica, a lei de Hooke não pode mais ser aplicada.
Quais as dificuldades na execução do experimento? Como será que essas dificuldades afetaram os dados obtidos?
Encontrou-se dificuldade em alinhar a parte inferior da mola ao zero da régua milimétrica. Também houve grande dificuldade em manter a mola em estado de repouso ao se enganchar as massas. Ambas as dificuldades afetam a medição da deformação gerada na mola.
Analisando o resultado obtido, você pode dizer que a mola obedece a Lei de Hooke ou não? Por que?
Obedece, uma vez que a deformação é diretamente proporcional à força aplicada e que o coeficiente k é realmente constante, levando em consideração os erros do experimento 
ANÁLISE E CONCLUSÃO
Conclui-se que a lei de Hooke é válida e que a mola utilizada no experimento a segue. Notou-se nos resultados obtidos das constantes que apesar de erros aleatórios esses não foram tão discrepantes, pois o desvio em relação à média foi pequeno. O gráfico do Peso x Elongação é representado por uma reta afim e sua inclinação resulta no valor da constante elástica da mola.
BIBLIOGRAFIA
– HALLIDAY, D., RESNICK, R., KRANE, K. S. 4ª ed., Rio de Janeiro - RJ, 1996. p. 141-144.v.I.