Determinação Da Constante Elástica e Perido para o Oscilador Massa Mola na Horizontal

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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO..........................................................................
2 DESENVOLVIMENTO..............................................................
2.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.....................................................
2.2 METODOLOGIA – CONSTANTE ELÁSTICA..................................
2.2.1 MATERIAL NECESSÁRIO..........................................................
2.2.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS E RESULTADOS...............
2.3 METODOLOGIA – PERÍODO DE OSCILAÇÃO...............................
2.3.1 MATERIAL NECESSÁRIO..........................................................
2.3.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS E RESULTADOS...............
3 CONCLUSÕES........................................................................
4 ANEXO DE IMAGENS E TABELASE GRAFICOS.............................
5 REFERENCIAS........................................................................
1 INTRODUÇÃO
Este trabalho visa relatar os experimentos realizados no laboratório de física do CEFET-MG (Campus Araxá) nos dias 21/04/2015 e 05/05/2015, como parte da matéria de Física Experimental II.
O foco de ambos os experimentos era a Lei de Hooke e, para tais experimentos, foram criados grupos de 2 a 4 alunos que seguiram o roteiro preposto sob as orientações do professor responsável, a fim de obter os resultados esperados.
Assim sendo, seguiu-se o procedimento experimental a fim de determinarmos a constante elástica para o oscilador massa-mola na horizontal.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 Fundamentação Teórica
A lei de Hooke é parte fundamental da física. Ela ajuda a compreendermos melhor a ação de determinadas forças sobre uma mola. Segundo o blogdaengenharia.com “a Lei de Hooke é uma lei de física que está relacionada à elasticidade de corpos e também serve para calcular a deformação causada pela força que é exercida sobre um corpo, sendo que tal força é igual ao deslocamento da massa partindo do seu ponto de equilíbrio multiplicada pela constante da mola ou de tal corpo que virá à sofrer tal deformação.” 
2.2 Metodologia - Constante Elástica
2.2.1 Materiais Necessários
01 trilho 120cm;
01 cronometro digital multifunções com fonte DC 12V;
02 sensores fotoelétricos com suporte fixador;
01 eletroimã com bornes e haste;
01 fixador de eletroímã com manipulo;
01 chave liga-desliga;
01 Y de final de curso com roldana raiada;
01 suporte para massa aferidas 9g;
01 massa aferida 10g;
02 massas aferidas 20g;
 01 cabo de ligação conjugado;
01 unidade de fluxo de ar;
01 cabo de força tripolar 1,5m;
01 mangueira aspirador 1,5”;
01 pino para carrinho com fixador para eletroímã;
01 carrinho para trilho cor azul;
01 pino para carrinho para interrupção de sensor;
03 porcas borboletas;
07 arruelas lisas;
04 manípulos de latão 13mm;
 01 pino para carrinho com gancho;
2.2.2 Procedimentos Experimentais e Resultados
Primeiramente, o equipamento foi montado com antecedência.
O primeiro passo foi ligar o fluxo de ar para que o carrinho fique suspenso. Em seguida, pendurou-se uma massa de 59g na ponta da linha, usada para provocar uma pequena deformação na mola. Mediu-se o comprimento da mola e foi anotado na tabela L0 (m). O pino central do carinho foi utilizado como referencia. A parir disso, acrescentamos um peso de 0,200 N na extremidade do barbante e mediu-se o novo comprimento da mola, o qual foi anotado na tabela. Esse procedimento foi repetido a fim de completar a tabela a seguir:
	Força(N)
	L0(m)
	Lf(m)
	ΔL(m)
	K(N/m)
	0,194
	29,5
	34
	4,5
	0,043
	0,392
	29,5
	38,5
	9
	0,043
	0,59
	29,5
	43,5
	14
	0,042
	0,79
	29,5
	48,5
	19
	0,041
	0,99
	29,5
	53
	23,5
	0,042
Para preencher a tabela, a deformação da mola (ΔL(m)) foi calculada, sabendo- se que
ΔL = - 
Em seguida, calculou-se a constante elástica da mola (K (N/m)), sabendo-se que:
K = 
E assim obtivemos uma constante (K) igual a 0,043. 
Em seguida, obtivemos o seguinte gráfico:
Determinou-se o coeficiente angular do gráfico e obteve-se:
y = 0,0414x + 0,011
Assim, pode-se concluir que o coeficiente angular do gráfico mostrado tem o mesmo significado físico da constante elástica da mola.
Também foi possível obter a relação de proporcionalidade entre a força e dilatação da mola e, assim, obter a seguinte equação:
F = K . ΔL ou seja, F = 0,043 . ΔL
Com isso, podemos enunciar a Lei de Hooke, uma vez que a constante elástica da mola é o quociente da força pela deformação da mola.
2.3 Metodologia – Período de Oscilação
2.3.1 Materiais Necessários
01 trilho 120cm;
01 cronometro digital multifunções com fonte DC 12V;
02 sensores fotoelétricos com suporte fixador;
01 eletroimã com bornes e haste;
01 fixador de eletroímã com manipulo;
01 chave liga-desliga;
01 Y de final de curso com roldana raiada;
01 suporte para massa aferidas 9g;
01 massa aferida 10g;
02 massas aferidas 20g;
 01 cabo de ligação conjugado;
01 unidade de fluxo de ar;
01 cabo de força tripolar 1,5m;
01 mangueira aspirador 1,5”;
01 pino para carrinho com fixador para eletroímã;
01 carrinho para trilho cor azul;
01 pino para carrinho para interrupção de sensor;
03 porcas borboletas;
07 arruelas lisas;
04 manípulos de latão 13mm;
 01 pino para carrinho com gancho;
2.3.2 Procedimentos Experimentais e Resultados
Como anteriormente, o equipamento foi previamente montado pelo professor responsável.
O primeiro passo do grupo foi pendurar um peso de 0,680N na pontra da linha e determinar a massa do conjunto oscilador ( M = 281,91g).
A seguir, o sensor foi colocado na posição de equilíbrio com amplitude de aproximadamente 10cm e liberado a fim de que o grupo medisse o tempo para uma oscilação completa, que é denominada período (T).
Esse passo foi repetido três vezes a fim de encontrarmos um valor médio ().
A partir disso, acrescentou-se sucessivamente uma massa de aproximadamente 40g de carga no carrinho, de modo a completar a seguinte tabela:
	Massa Oscilante m(kg)
	Período Experimental (s)
	Quadrado do Período (
	0,28
	1,65
	2,72
	0,32
	1,764
	3,11
	0,36
	1,187
	3,49
	0,4
	1,965
	3,86
	0,44
	2,11
	4,45
A partir da qual podemos construir os seguintes gráficos:
Logo após, calculou-se o valor numérico indicado, , obtendo-se um valor de 9,4, sendo de igual valor ao coeficiente angular do gráfico Massa Oscilante m(kg) x Quadrado do Período (.
Assim, podemos obter a seguinte fórmula:
 = . m
E obter a seguinte tabela:
	Massa Oscilante m(kg)
	Constante de Elasticidade K(N/m)
	Período Calculado
	0,28
	9,4
	2,63
	0,32
	
	3,008
	0,36
	
	3,384
	0,4
	
	3,76
	0,44
	
	4,136
CONCLUSÕES
ANEXO DE IMAGENS, TABELAS E GRAFICOS
1 Material semelhante ao utilizado nos experimentos, como descrito nos tópicos 2.2.1 e 2.3.1
REFERENCIAS
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Dinamica/fe.php
http://blogdaengenharia.com/lei-de-hooke/
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Biografias/robert_hooke.php