Roteiro da Experiência das MOLAS

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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SÃO PAULO 
 
FATEC-SP 
 
 
 
 
 
 
 
Tathyana Cristina de Lima Rosa 
20209461 
 
 
 
 
 
 
 
Tecnologia em Mecânica - Projetos – 1º semestre 
 
Turma – E - 205 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DA EXPERIÊNCIA Nº 5 
 
Estudo das Molas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO PAULO 
2020 
 
Experie ncia: Molas 
 
Objetivo 
 
 Calibrar as molas usando a lei de Hooke. 
 Determinar a constante elástica equivalente de associações em série e paralelo. 
Introduça o 
 
 A deformação Δx sofrida por uma mola é diretamente proporcional a força que a 
provoca, ou seja, F = k.Δx (1) (lei de Hooke), onde k é a constante elástica da mola. 
 A expressão acima é válida quando a deformação ocorre dentro do limite elástico 
do corpo. Nesse regime, uma vez cessada a força, o corpo retorna à sua configuração 
inicial. 
 
1) Associação de Molas em Paralelo 
 A Figura 1 mostra duas molas associadas em paralelo, com constantes elásticas 
dadas por k1 e k2 e submetidas a uma força �⃗�. Nosso objetivo consiste em determinar a 
constante elástica equivalente deste arranjo. 
 Mola 1 Mola 2 Mola 2 Mola 1
 F1
 F
 F2
 x
 
Figura 1: Associação de molas em paralelo. 
 Sejam �⃗�1e �⃗�2as forças elásticas sobre as molas 1 e 2 respectivamente. Observando 
a Figura 1, vemos que a deformação sofrida por cada mola é a mesma e igual à 
deformação total do conjunto, isto é : 
𝛥x=Δx1=Δx2 (2) 
 O módulo da força externa �⃗�, por sua vez, é dada por: 
F=F1+F2 (3) 
 Para o arranjo de molas em paralelo, considerando k a constante elástica 
equivalente, obtemos F = k.Δx. Assim sendo, para cada mola, podemos escrever F1 = 
k1.Δx1 e F2 = k2.Δx2. Através destas relações e das equações (2) e (3), resulta para a 
constante elástica equivalente da associação em paralelo a expressão: 
k=k1+k2 (4) 
 
2) Associação de Molas em Série 
 
 Na associação em série da Figura 2, a força externa �⃗�que atua sobre o arranjo age 
sobre as molas 1 e 2, de modo que: 
�⃗� = �⃗�1 = �⃗�2 (5) 
 
 Mola 2
 Mola 2
 Mola 1
 Mola 1
 F = F1 = F2
 x
 
Figura 2: Associação de molas em série 
 Pela Figura 2, vemos que a deformação total é a soma das deformações 
individuais, ou seja, 
𝛥x=Δx1+Δx2 (6) 
 Sendo Δx1 = F1 / k1 e Δx2 = F2 / k2 e considerando as equações (5) e (6), obtemos 
para a constante elástica equivalente da associação em 
série: 
k=
𝑘1𝑘2
𝑘1+k2
 (7) 
 
3) Calibração da mola pelo processo dinâmico 
Se uma massa m presa a uma mola de constante elástica k 
for deslocada de sua posição de equilíbrio e, em seguida, 
solta, ela passará a oscilar de maneira periódica em torno 
desta posição (vide Figura lateral). Pode-se mostrar que o 
período desta oscilação é dado por: 
T=2π√
𝑚
𝑘
 (8) 
 
 
 
 
Posição
inicial Deslocamento
 
 
Figura 4: Arranjo experimental usado para determinar a constante elástica da mola. 
 
 
Procedimento Experimental 
 
1ª parte: Calibraça o da mola 
 
• Monte o arranjo da Figura 4, posicionando o porta massor sob 
a mola. 
• Adicione no porta massor cilindros de metal com pesos 
conhecidos. 
• Para cada peso, meça a deformação correspondente da mola. 
• Preencha a Tabela 1 e esboce o gráfico da força em função da 
deformação. 
• Determine a constante elástica da mola através do cálculo do 
coeficiente angular da reta obtida no gráfico. 
 
Tabela 1: Calibração da mola 1. 
Δxk1 (mm) P (gf) 
0 0 
21 100 
43 200 
67 300 
94 400 
113 500 
A seguir o gráfico 
 
 
 
 
 
A constante 
elástica da mola 
1: k1 = 4,32 gf/mm 
 
 
 
2ª parte: Determinaça o da constante ela stica equivalente de molas em se rie e em paralelo 
 
 A determinação experimental das constantes elásticas equivalentes dos arranjos 
em série e em paralelo é feita através do procedimento usado para a calibração da mola. 
Os resultados devem ser colocados nas Tabelas 2 e 3. Use a mola calibrada na 1ª parte e 
uma outra com constante elástica conhecida. 
• Calcule os valores experimentais das constantes elásticas das associações em série e 
em paralelo, através do coeficiente angular das retas obtidas. 
• Calcule os valores teóricos das constantes elásticas das associações em série e em 
paralelo, usando as equações (4) e (7). 
• Compare os valores experimental e teórico através do erro percentual. 
 
Tabela 2: Associação em 
série 
 
Δxserie (mm) P (gf) 
0 0 
37 50 
62 100 
89 150 
117 200 
140 250 
 
A seguir o gráfico da associação em série 
 
 
 
 
 
 
A constante 
elástica 
equivalente das 
molas em série: 
kserie = 1,77 gf/mm 
 
Tabela 3: Associação em paralelo. 
Δxparalelo (mm) P (gf) 
0 0 
11 100 
28 200 
44 300 
56 400 
67 500 
 
A seguir o gráfico da associação em paralelo 
 
 
 
 
 
 
 
A constante 
elástica 
equivalente das 
molas em 
paralelo: kparalelo = 
7,16 gf/mm 
 
 
Conclusa o 
 
A Lei de Hooke estuda o exercício de uma força elástica sobre uma mola durante o 
deslocamento dela. Na posição de equilíbrio, o peso de um corpo apoiado verticalmente 
em uma mola equivale à força elástica da mola. Dessa forma, percebe-se a importância 
desta lei, visto que ela explica o comportamento da deformação da mola em relação à 
força que é exercida sobre ela. Toda mola possui uma constante elástica, que foi 
facilmente obtida com a utilização dos gráficos. Todas as molas obedecem a Lei de 
Hooke, pois sofreram distorções quando as cargas foram aplicadas, em associação 
paralela e em séria, cada uma com sua particularidade.