Exercícios_Experimento2

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ESTO017-17- Métodos Experimentais em Engenharia 
 
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Exercícios: Experimento #2 
Medidas de Constante Elástica e Força 
Edição: 1º Quadrimestre 2020 
 
 
1- Duas molas A e B são idênticas, exceto pelo constante elástica, sendo kA>kB. 
Responda: 
a) Qual mola é mais dura ? Justifique. 
b) Em qual mola se realiza maior trabalho se elas são alongadas do mesmo 
deslocamento? 
c) Em qual mola se realiza maior trabalho se elas são alongadas com a mesma força? 
 
2- Descreva como pode ser construído um dinamômetro com uma mola de tração. 
 
3- Demonstre as expressões indicadas na Figura abaixo, lembrando-se de que as molas 
em série estão sujeitas à mesma força e molas em paralelo sofrem o mesmo 
deslocamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4- No exercício 3, suponha que a incerteza do valor da constante elástica de cada mola 
seja de 1% e ambas as molas possuam a mesma constante k. Qual será a incerteza das 
combinações indicadas (série e paralelo)? 
 
5- Suponha que tenham sido criados 2 grupos de 2 molas de mesma constante elástica 
(k) colocadas em série. Estes 2 grupos foram colocados em paralelo. Qual o valor da 
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constante elástica resultante? Suponha que a incerteza do valor do k de cada mola 
seja 1% (valores independentes). Qual o valor da incerteza da combinação? 
 
6- Na caracterização de uma mola de tração, foram obtidos os pontos experimentais de 
força e deslocamento indicados na tabela abaixo. Responda: 
a) A mola obedece a Lei de Hooke ? Em qual região? 
b) Na região linear da mola, qual é sua constante elástica? 
c) Estime a incerteza associada ao valor obtido em b), sabendo-se que as incertezas 
nas medidas de força são de 0,5% e de deslocamento, 1% . 
 
Força (N) Deslocamento (mm) 
0 0 
1 10 
2 21 
5 55 
8 90 
14 150 
15 180 
 
 
7- Os amortecedores de automóveis podem ser considerados como molas de 
compressão. 
a) Se num carro, os amortecedores estão ajustados para produzirem oscilações de 
frequência igual a 3,0 Hz, qual é a constante elástica equivalente das molas, 
sabendo-se que o carro pesa 1600 kgf ? 
b) Qual será a frequência de vibração deste carro, se subirem cinco passageiros, 
pesando 80kg cada um ? 
 
8- O diagrama representa uma mola com um prato de balança preso numa das 
extremidades. Quando se tem o prato e a mola, lê-se 20 cm à escala à direita. 
Colocando-se no prato um objeto cuja massa foi medida, obtendo-se 50 g, a leitura na 
escala passa a ser 25 cm. Quando se coloca um cubo no prato a leitura passa a ser 
40cm. Supondo-se que em todos os casos tenha sido obedecida a Lei de Hooke, 
pergunta-se: 
a) Qual a massa do cubo? 
b) Supondo-se que as incertezas nas medidas de massa e de deslocamento tenham 
sido 1%, estime a incerteza associada ao valor da massa determinado no item a). 
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9- Para determinar a constante elástica k de uma mola de tração, um grupo de alunos 
mediu com o cronômetro, dez períodos de oscilação do MHS produzido com a 
conexão de quatro massas diferentes no final da mola. O valor de cada massa havia 
sido medido previamente numa balança. Os resultados obtidos estão dispostos na 
tabela abaixo. Pede-se: 
a) Explique porque não devem ser calculadas as médias dos valores de massa m e do 
período de oscilação T medidos. 
b) Preencha a última linha da tabela com os valores da constante elástica k da mola. 
c) Aplique agora uma análise estatística para determinar a melhor estimativa para a 
constante k da mola e sua incerteza do tipo A. 
d) Considerando que a balança e o cronômetro utilizados apresentavam incertezas 
do tipo B de 1% e 0,5% respectivamente, determine a incerteza total na constante 
k da mola. 
e) Utilizando os pontos experimentais da tabela, qual o tipo de função y(x) você 
escolheria para fazer um ajuste de curva de variação do período de oscilação T do 
MHS em função da massa m? Qual(is) o(s) parâmetro(s) que seria(m) obtido(s) 
como resultado do procedimento de ajuste? 
 
Medidas de massa e período de oscilação para determinação da constante elástica k de 
uma mola de tração. 
Medida 1 2 3 4 
Massa (m) [kg] 0,513 0,634 0,752 0,950 
Dez períodos de 
oscilação (10T) [s] 
12,4 13,6 15,0 16,9 
Constante elástica 
da mola (k) [N/m]