Relatório da prática 07 - Lei de Hooke - Turma 19

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA 
SEMESTRE 2020.1 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 07 – LEI DE HOOKE 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNO: Gerson de Pontes Costa 
MATRÍCULA: 496415 
CURSO: Engenharia Química 
TURMA: 19 
PROFESSOR: Leidy Milena 
DATA E HORA DA REALIZAÇÃO DA PRÁTICA: 05/10/2020 ÀS 14:00 h 
 
OBETIVOS 
 - Verificar a lei de Hooke 
 - Determinar a constante elástica de uma mola helicoidal 
 - Determinar o valor de uma massa desconhecida 
 - Determinar a aceleração da gravidade 
 
MATERIAL 
 - Molas cilíndricas em espiral (Mola 1, Mola 2 e Mola 3); 
 - Massas aferidas (100 g, 150 g, 200 g, 250 g e 300 g); 
 - Três Massas desconhecidas (menor, média e maior); 
 - Régua. 
 - Simulador virtual “PHET Colorado” 
Link: https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and-springs-basics/latest/masses-and-
springs-basics_pt_BR.html 
 
INTRODUÇÃO 
 A atividade prática realizada possui como principal objetivo a compreensão acerca 
da Lei de Hooke, utilizando-a como uma forma de descobrir diversas informações sobre 
o corpo estudado, tais como sua constante elástica, sua massa e o valor de sua aceleração 
da gravidade através de um movimento de deformação sofrido por uma mola. 
 Os corpos materiais, quando submetidos à ação de forças, são suscetíveis de 
deformações. Uma mola, por exemplo, que esteja fixa por uma de suas extremidades, 
poderá sofrer uma distensão ou uma compressão, conforme o sentido da força que lhe 
aplique na outra extremidade(LOIOLA,2020). 
Tal relação pode ser descrita através da fórmula: 
F = k . ∆x 
F = Força elástica (N) 
k = Constante elástica (N/m) 
x = deformação sofrida pela mola (m) 
 
TodaMatéria, 2018 (Lei de Hooke), acesso em 01/10/2020. 
 
Associação em série de duas molas: 
 Caso duas molas que possuem constantes elásticas sejam colocadas em série, é 
possível obter as seguintes relações : 
∆xt = ∆x1 + ∆x2 
 Se ∆x = F/k, então: 
𝐹1
𝑘𝐸
 = 
𝐹1
𝑘1
 + 
𝐹1
𝑘2
 
 Dessa forma, a constante elástica equivalente pode ser obtida através da fórmula: 
𝟏
𝒌𝑬
 = 
𝟏
𝒌𝟏
 + 
𝟏
𝒌𝟐
 
 
Associação em paralelo de duas molas: 
 Partindo novamente da Lei de Hooke, quando duas molas apresentam dispostas 
paralelamente, é possível chegar às seguintes relações: 
 Se Fe = F1 + F1 e a deformação é a mesma para ambas as molas, então: 
ke∆x1 = k1∆x1 + k2∆x1 
ke = k1 + k2 
Determinação da aceleração da gravidade: 
 Aplicando-se a segunda lei de Newton, é possível observar que a força peso 
equivale à força elástica exercida na mola (P = F), a partir disso: 
g = k∆x / m 
g = aceleração da gravidade (m/s²) 
k = constante elástica (N/m) 
x = deformação (m) 
m = massa (Kg) 
 
PROCEDIMENTO 
1. Parte 1 (Determinação da constante elástica) 
 1.1 – Abri o programa na opção “Lab” e determinei as molas 1,2 e 3. 
 1.2 – Desloquei a massa de 100g até a mola 1, após isso parei a simulação e 
utilizei a régua para medir a variação do comprimento em mm. 
 1.3 – Repeti o procedimento para as demais massas indicadas na tabela 7.1. e 
anotei-os. 
Tabela 7.1. Resultados “experimentais” para a mola 1. 
Massa (g) P (N) ∆x (mm) k1 (N/cm) 
100 0,981 16 0,61 
150 1,472 25 0,59 
200 1,962 33 0,59 
250 2,453 41 0,60 
300 2,943 49 0,60 
XXXXXX XXXXXX C. elástica média : 0,60 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
 1.4 – Repeti os procedimentos anteriores para as molas 2 e 3, preenchendo 
assim as tabelas 7.2. e 7.3. 
Tabela 7.2. Resultados “experimentais” para a mola 2. 
Massa (g) P (N) ∆x (mm) k2 (N/cm) 
100 0,981 12 0,82 
150 1,472 18 0,82 
200 1,962 24 0,82 
250 2,453 31 0,80 
300 2,943 37 0,80 
XXXXXX XXXXXX C. elástica média : 0,81 
Fonte: elaborada pelo autor 
Tabela 7.3. Resultados “experimentais” para a mola 3. 
Massa (g) P (N) ∆x (mm) k3 (N/cm) 
100 0,981 11 0,89 
150 1,472 16 0,92 
200 1,962 21 0,93 
250 2,453 27 0,91 
300 2,943 33 0,89 
XXXXXX XXXXXX C. elástica média : 0,91 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
2. Parte 2 (Determinação das massas desconhecidas) 
 2.1 – Escolhi a mola 1 e suspendi cada uma das massas desconhecidas, anotando 
a variação do comprimento da mola na tabela 7.4. 
 2.2 – Repeti o procedimento anterior para as molas 2 e 3, anotando os valores 
na tabela 7.4. 
Tabela 7.4. Resultados “experimentais” para determinação das massas desconhecidas. 
Massa desconhecida ∆x Mola 1 (mm) ∆x Mola 2 (mm) ∆x Mola 3 (mm) 
Menor 10 7,3 6,8 
Média 20 15 13 
Maior 30 22 20 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
 2.3 – Calculei para cada mola as massas desconhecidas e anote na tabela 7.5., 
calculei também o valor médio de cada massa. 
 
Tabela 7.5. Determinação das massas desconhecidas. 
Massa 
desconhecida 
Massa 
desconhecida 
com a mola 1 (g) 
Massa 
desconhecida 
com a mola 2 (g) 
Massa 
desconhecida 
com a mola 3 (g) 
Massa 
desconhecida 
média (g) 
Menor 61,2 60,3 63,1 61,5 
Média 122 124 121 122 
Maior 182 182 186 183 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
3. Parte 3 (Determinação da aceleração da gravidade) 
 3.1 – Selecionei o “planeta X “ no simulador e a mola 2. 
 3.2 – Suspendi a massa de 100g na mola 2 e medi com a régua a variação de 
comprimento da mola, após isso repeti os procedimentos para os demais valores de 
massa indicados na tabela 7.6. e anotei-os. 
Tabela 7.6. Resultados “experimentais” para o planeta “X”. 
Massa (g) ∆x Mola 2 (mm) g’PLANETA X (m/s²) 
100 18 14,6 
150 27 14,6 
200 36 14,6 
250 45 14,6 
300 53 14,3 
Valor médio calculado da aceleração da gravidade 14,5 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
QUESTIONÁRIO 
01- Represente os gráficos de F versus x (para as 3 molas) colocando as forças nas 
ordenadas e os alongamentos nas abcissas. Tabelas 7.1., 7.2. e 7.3. 
Resposta: 
 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
02 - Determine, pelo gráfico da questão 1, a constante elástica de cada mola (1, 2 e 3). 
Resposta: A constante elástica das molas pode ser obtida através do gráfico na forma de 
k = ΔF / Δx, chegando-se a um valor bem próximo do esperado. 
Mola 1: k1 = (2,943 - 0,981) N / (4,90 - 1,60) cm 
k1 = 0,60 N/cm 
Mola 2: k2 = (2,943 - 0,981) N / (3,70 - 1,20) cm 
k2 = 0,79 N/cm 
Mola 3: k3 = (2,943 - 0,981) N / (3,30 - 1,10) cm 
k3 = 0,89 N/cm 
 
 
03 - Qual das molas (1, 2 ou 3) é a mais elástica? Justifique. 
Resposta: A mola mais elástica é a primeira, pois ela é a que apresenta menor constante 
elástica, podendo atingir assim um maior alongamento durante o movimento, dado que a 
força aplicada sob todas as molas é constante. 
 
 
04 - Construa o gráfico de x versus m, colocando as elongações nas ordenadas e as massas 
nas abcissas. Tabelas 7.1. 7.2. e 7.3. 
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
10 15 20 25 30 35 40 45 50
F 
(N
)
Δx (mm)
Gráfico Força x elongação
mola 1 mola 2 mola 3
Linear (mola 1 ) Linear (mola 2) Linear (mola 3)
Resposta: 
 
 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
05 - O que representa o coeficiente angular do gráfico da questão anterior? Justifique. 
Resposta: Através do gráfico da questão anterior é possível encontrar o valor da constante 
elástica da mola, pois na equação m = k∆x/g, sabendo que a gravidade é constante no 
local onde foi realizado o experimento, a constante elástica apresenta-se como o 
coeficiente angular da equação. 
 
06 – Um astronauta colheu uma pedra na Lua e a suspendeu por uma mola. Observou que 
a mola distendeu de X1. Ao retornar para a Terra, suspendeu novamente a pedra na 
mesma mola e observou que a mola distendeu X2. Mostre como determinar a aceleração 
da gravidade da Lua a partir desses dados e da aceleração da gravidade na Terra, sem 
conhecer a constante elástica da mola. 
Resposta: 
Glua = (k. ∆x1) / m1 → m1 = (k. ∆x1) / Glua 
Gterra = (k.∆x2) / m2 → m2 = (k. ∆x2) / Gterra 
dado que m1 = m2, então: 
 (k. ∆x1) / Glua = (k. ∆x2) / Gterra → Glua.k∆x2 = Gterra.k∆x1 
Glua = Gterra * ∆x1 / ∆x2 
 
 
10
15
20
25
30
35
40
45
50
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
Δ
x 
(m
m
)
m (g)
Gráfico elongação x massa
mola 1 mola 2 mola 3
Linear (mola 1) Linear (mola 2) Linear (mola 3)
07 - Considerando que você dispõe de duas Molas 2 (como definida no procedimento 
1.7). Calcule a constante elástica equivalente resultante da associação dessas duas molas 
associadas em série. Utilize a constante elástica média obtida na Tabela 7.2. 
Resposta: 
k1 = k2 = 0,81 N/cm 
1
𝑘𝐸
 = 
1
𝑘1
 + 
1
𝑘2
 → 
1
𝑘𝐸
 = 
1
0,81
 + 
1
0,81
 
1/kE = 2/0,81 → kE = 0,81/2 = 0,41 
kE = 0,41 N/cm 
08 - Considerando que você dispõe de duas Molas 3 (como definida no procedimento 
1.7). Calcule a constante elástica equivalente resultante da associação dessas duas molas 
associadas em paralelo. Utilize a constante elástica média obtida na Tabela 7.3. 
Resposta: 
k1 = k2 = 0,91 N/cm 
kE = k1 + k2 → kE = 0,91 + 0,91 = 1,82 
kE = 1,82 N/cm 
 
CONCLUSÃO 
 Ao fim da atividade experimental, houve uma grande absorção de conhecimentos 
acerca não só da lei de Hooke, como da força elástica em si, pois por meio da atividade 
de medição, construção de gráficos e tabelas que correlacionavam as variáveis contidas 
nesse movimento, foi possível conciliar os conhecimentos teóricos com uma noção 
prática do que estava sendo trabalhado. 
 A principal fonte de erro presente nessa prática estava relacionada possivelmente ao 
equívoco durante o processo de medição, haja vista que o instrumento não possuía uma 
boa precisão, porém no geral não houveram grandes impecílios. Com relação ao 
procedimento, foi possível chegar a uma gama de conclusões, entre elas pode-se citar que 
massas diferentes são capazes de gerar deformações diferentes na mola, de maneira 
diretamente proporcional, além disso, observou-se que a alteração na gravidade interfere 
diretamente na deformação sofrida pela mola, mesmo sendo colocada a mesma massa. 
REFERÊNCIAS 
DIAS, Nildo Loiola. Roteiros de aulas práticas de física. Fortaleza: Universidade 
Federal do Ceará, 2020. 
 
TodaMatéria, 2018, disponível em: https://www.todamateria.com.br/lei-de-hooke/. 
Acesso em 01 de outubro de 2020. 
 
HELERBROCK, Rafael. "Lei de Hooke"; Brasil Escola. Disponível em: 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-de-hooke.htm. Acesso em 03 de outubro de 
2020.