Prática de Lab - Relat Mola

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Universidade de Guarulhos 
Curso de Engenharia Civil – 2011 
Turma de Bombeiros 
Física Experimental I 
Profª. Mercedes Las Casas 
 
 
 
 
 
PRÁTICA DE LABORATÓRIO 
DE ENSINO DE FÍSICA 
DETERMINAÇÃO DO VALOR EXPERIMENTAL 
DA CONSTANTE ELÁSTICA DA MOLA 
 
Realizado em 18/05/2011 
 
 
Componentes do Grupo 
 
Nome RA 
 
Edson de Oliveira Silva 2011.07532.1 
Mauro Minoro Takara 2011.07421.0 
Rogério Guidette 2011.07488.0 
Ramsespierre Sousa de Oliveira 2011.07700.6 
Priscila Mayume Oyama Ricardo 2011.07416.3 
1. Experimento: Determinação experimental do valor médio 
da constante elástica em mola hel ico idal através de 
experiências quantitat ivas . 
 
 
2. Introdução Teórica 
Quando forças externas atuam em um corpo sólido, a 
deformação resultante do corpo depende tanto da extensão no material, 
da direção e o tipo de força aplicada. O material é chamado de elástico 
quando recupera a sua forma original, após a emoção da força externa 
aplicada sobre ele. 
A mola helicoidal é um exemplo simples de um corpo material 
elástico, apresentando uma deformação ∆l muito grande a partir de seu 
comprimento de equilíbrio l0, quando sujeita a uma força deformadora. A 
elongação (ou contração) ∆l da mola apresenta uma dependência linear 
com a força aplicada. A força restauradora FR, exercida pela mola (que se 
opõe à força externa F) é proporcional à sua deformação linear ∆l: 
F = k ∆l 
Esta relação é conhecida como a lei de Hooke, sendo a constante 
de proporcionalidade k chamada de constante elástica da mola, que é um 
parâmetro característico da mola helicoidal. No Sistema Internacional 
(SI), a força F é dada emNewtons (N), a constante elática k, em 
Newton/metro e Δl em metros (m). 
Em 1660 o físico inglês R. Hooke (1635-1703), observando o 
comportamento mecânico de uma mola, descobriu que as deformações 
elásticas obedecem a uma lei muito simples. 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 deformantes 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, é a seguinte: “As forças 
deformantes são proporcionais às deformações elásticas produzidas.” 
Cabe lembrar que a lei de Hooke pode ser utilizada desde que o 
limite elástico do material não seja excedido. O comportamento elástico 
dos materiais segue o regime elástico na lei de Hooke apenas até um 
determinado valor de força, após este valor, a relação de 
proporcionalidade deixa de ser definida (embora o corpo volte ao seu 
comprimento inicial após remoção da respectiva força). Se essa força 
continuar a aumentar, o corpo perde a sua elasticidade e a deformação 
passa a ser permanente (inelástico), chegando à ruptura do material. 
 
 
 
 
 
 
 
3. Esboço do experimento 
 
Onde: 
 
Xi
gMi
Ki
.
=
 
gMiFi .=
 
i
i
i
x
F
K =
 Xi = X’i - X0 
 
Elementos do experimento: 
Xi = alongamento da mola 
X0 = comprimento da mola 
X’i = comprimento da mola com alongamento 
F = módulo da força (N) 
 
 
4. Procedimento do experimento 
Montar a mola helicoidal no suporte universal, de modo que uma 
de suas extremidades fique fixa no suporte. 
Medir o comprimento inicial da mola sem alongamento (anotar 
esta medida). 
Acrescentar uma massa de 200g na ponta da mola e medir a 
elongação ∆l da mola, utilizando uma régua. 
Repetir o procedimento anterior para cinco valores de massa 
diferentes e a respectiva elongação da mola. 
Organizar os valores medidos em uma tabela. 
 
 
5. Tabelas das medidas obtidas 
 
i 
X0 = 0,045m g = 9,8 m/s2 
X’i (m) Xi = X’i - Xo (m) Mi (Kg) Fi (N) Ki (N/m) |K-Ki| |K-Ki|2
 
1 0,068 0,023 0,200 1,96 85,22 0,1 0,01 
2 0,091 0,046 0,400 3,92 85,22 0,1 0,01 
3 0,115 0,070 0,600 5,88 84,00 1,12 1,2544 
4 0,137 0,092 0,800 7,84 85,22 0,1 0,01 
5 0,159 0,114 1,000 9,80 85,96 0,84 0,7056 
 ∑ 425,62 2,26 1,99 
 
 
6. Questões sobre o experimento: 
6.1 Determinação do valor médio de Ki. 
 
 
 
6.2 Cálculo do desvio médio de Ki. 
 
 
6.3 Cálculo do desvio padrão em relação à constante elástica da 
mola. 
 
 
 
 
6.4 Cálculo do valor da constante elástica da mola afetada do 
respectivo erro. 
 
 
 
 
 
Logo: 
 
 
 
 
 
6.5 Construir o gráfico de Fi x Xi 
Em anexo. 
 
 
6.5.1 Dados para a construção do gráfico: 
6.5.1.1 Valor de Ox: 15,0cm 
Fator de conversão (FC) = 15÷0,114 = 131,573,07 3,0 
 
Valor x FC Escala 
0,023 x 131,5 30, 
0,046 x 131,5 6,0 
0,070 x 131,5 9,2 
0,092 x 131,5 12,1 
0,114 x 131,5 15,00 
 
6.5.1.2 Valor de Oy: 20,0cm 
Fator de conversão (FC) = 20,0÷9,8 = 2,040 2,0 
 
Valor x FC Escala 
1,96 x 2,0 3,9 
3,92 x 2,0 7,8 
5,88 x 2,0 11,8 
7,84 x 2,0 15,7 
9,80 x 2,0 19,6 
 
6.6 O que representa o declive da reta do gráfico Fi x Xi? 
A tangente de θ (ângulo formado entre a reta do gráfico Fi x Xi e 
o segmento de reta paralelo ao eixo Ox) representa o valor da médio da 
constante elástica da mola. 
A tangente de θ é razão incremental entre a variação da força e 
o deslocamento da mola em relação à sua posição inicial, conforme segue: 
 
 K = tg θ = cateto oposto = 9,4 ÷ 2,0 (pois está em escala) 
 cateto adjacente 7,2 ÷ 131,5 
 
K = tg θ = 85,84 85,8 N/m 
Assim, θ 89,33º 
 
 
7. Conclusão 
A partir do experimento realizado, pode-se observar que existe 
uma constante elástica e que a mola helicoidal utilizada obedece à Lei de 
Hooke. 
Cabe ressaltar que se atentou para que o limite elástico da mola 
não fosse excedido. 
 
 
8. Referências bibliográficas 
Halliday, D. e Resnick, R. – “Fundamentos de Física 1” – vol.1 - LTC 
- Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., Rio de Janeiro, 1993. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Hooke, disponível em 19 de 
maio de 2011.