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1 Atividade Prática- Lei de Hooke D.A. Pereira Centro Universitário Uninter Pap Capelinha – Rua Dr Hermelindo,382- Centro. – CEP: 39680.000– Capelinha – MG - Brasil e-mail: denalvesp@hotmail.com Atividade Prática relacionada a experimentos em laboratório virtual e aplicação da Lei de Hooke. Palavras chave: Elasticidade, Força, Lei de Hooke. A Lei de Hooke, conforme Marques (2016, p.117) cita em seu livro, é uma lei da física que determina a deformação sofrida por um corpo elástico através de uma força aplicada a ele, deixando claro que existe uma relação de proporcionalidade entre a força e a deformação. Segundo ele, quando uma força é aplicada a uma mola, consequentemente, a mola produz uma força contrária denominada de força elástica. A força elástica é restauradora ao formato original, ela opõe a força de deformação sofrida e é variável, quanto maior é a deformação, maior será a força elástica. Em suas aulas no roteiro de estudo do portal AVA da Uninter, o professor Cristiano Cruz explica que a fórmula da Lei de Hooke é dada por F=K.X, onde K é a constante elástica que mede a rigidez da mola, ou seja, a força necessária para causar uma deformação, tendo sua fórmula escrita por (K=F/∆X), a unidade de medida utilizada é N/m (Newton por metro); O X é a variação do comprimento, a deformação calculada pela diferença entre o comprimento final e o comprimento inicial da mola, dado em metros (∆X= X-X0). A constante elástica de um mola, cujo comprimento sem deformação seja 10cm, e que sofre uma distensão de 3cm ao suspender uma massa de 50g verticalmente, é de 16,33 N/m. Quando essa mesma mola sofre uma distensão de 2,3 cm, ao suspender a mesma massa de 50g verticalmente, a constante elástica é de 21,30 N/m. A constante elástica dessas molas é diferente, ou seja, ambas possuem o mesmo tamanho, mas a primeira mola tem uma rigidez menor, poderia ser mais fina ou feita de um material mais fraco e por isso necessita de menos força para que sofra uma deformação. Procedimento Experimental Usando o laboratório virtual Algetec, foi proposto determinar a constante elástica de três tipos de molas, compreender a força de resistência gerada por suas deformações e aplicar a lei de Hooke. Pede-se que coloque os objetos em ordem sobre a régua vertical, sendo eles: mola, suporte indicador e gancho, e inicialmente selecionar o peso de 23g para tencionar a mola, posteriormente acrescentar os outros pesos de 50g, um por vez e fazer as anotações de comprimento, peso inicial e comprimento final. Figura 1: laboratório virtual Algetec 2 Figura 2: modelo régua vertical laboratório virtual A partir desses registros, foi preenchido uma tabela de dados acrescentando as informações: deformação (∆X) Força (N) e constante elástica (K - N/m) e sua média, conforme a tabela a seguir : TABELA DE DADOS MOLA 01 X0 (m) m (g) x(m) ∆ X= X-X0 F(N) K(N/m) 0 23 - - - - 1 50 0,050 0,016 0,490 30,644 2 100 0,066 0,032 0,981 30,647 3 150 0,083 0,049 1,471 30,020 4 200 0,099 0,065 1,961 30,175 30,410 MOLA 02 X0 (m) m (g) x(m) ∆ X= X-X0 F(N) K(N/m) 0 23 1 50 0,045 0,013 0,490 37,692 2 100 0,057 0,025 0,981 39,228 3 150 0,070 0,038 1,471 38,712 4 200 0,083 0,051 1,961 38,459 38,585 MOLA 03 X0 (m) m (g) x(m) ∆ X= X-X0 F(N) K(N/m) 0,000 23,000 - - - - 1,000 50,000 0,046 0,014 0,490 35,021 2,000 100,000 0,060 0,028 0,981 35,025 3,000 150,000 0,076 0,044 1,471 33,433 4,000 200,000 0,087 0,055 1,961 35,662 35,023média k 0,034 0,032 0,032 média K média k 3 Análise e Resultados A partir da tabela de dados acima, observa-se que para cada mola há um valor diferente nos resultados de sua deformação, além disso, com as diferentes massas, nota-se , conforme demonstrado nos gráficos abaixo, o quanto as molas resistem a deformação: Gráfico 1: eixo x representado por ∆x e eixo y pela força Percebe-se que na mola 01, quando seu menor peso é de 50 g, é preciso aplicar uma força de 0,49 N para que ocorra uma deformação de 0,016 metros, enquanto seu maior peso de 200g, a força necessária para que haja uma deformação de 0,065 metros, é 1,961 N . Gráfico 2: eixo x representado por ∆x e eixo y pela força Na segunda mola, quando um peso de 100g é aplicado sobre ela, é necessária uma força de 0,981N, para que haja uma deformação de 0,025 metros. Com um peso de 150g, a força 1,471N é suficiente para deformar a mola em 0,038 metros. 4 Gráfico 3: eixo x representado por ∆x e eixo y pela força Por esse gráfico, é possível observar que a terceira mola, com seu menor peso de 50g, precisa de uma força de 0,490 N para deforma-la em 0,014metros e com o peso maior de 200g, a força 1,961 N é suficiente para deformar a mola em 0,055metros. As constantes elásticas das molas 01, 02, e 03 são diferentes, sendo que a segunda mola possui a maior constante K, com uma média de 38,585 /m, e a mola 01 o menor valor sendo ele 30,410 N/m. A constante elástica de uma mola mede a sua rigidez, o quanto de força é necessário aplicar sobre a mola, para que ela se deforme. Quanto maior a constante elástica, mais força será necessária aplicar sobre ela. Conclusão A partir deste estudo e com a prática no laboratório virtual é possível ter um melhor entendimento sobre como diferentes modelos/ massas de molas tem relação com a força que precisam sofrer para que sejam deformadas, assim como as molas reagem a essa força , se opondo com a força elástica, conforme define a Lei de Hooke. Referência: MARQUES, Francisco das Chagas, “Física Mecânica” ManoeleLtda (2016)cap.06, p.117. . CRUZ, Cristiano. “Física Mecânica”; Portal Ava. Disponível em: < http://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/>.A cesso em 29 de março de 2020. http://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/
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