Lei de Hooke

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DO SALVADOR – UCSAL
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS
BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
FÍSICA EXPERIMENTAL I
MATUTINO
Maisa Guedes Amorim Santos
LEI DE HOOKE:
Comprovação experimental da Lei de Hooke utilizando molas helicoidais
(Experimento 2)
Salvador
2021
1 INTRODUÇÃO
O objetivo deste relatório é usar o conceito estabelecido pela lei de Hooke para medir a deformação da mola usada no experimento para criar uma tabela, e realizar cálculos apropriados com base nos resultados experimentais para encontrar a constante da mola equivalente à série e paralelo. Além de desenhar gráficos de resultados experimentais, também é necessário calcular, interpretar e apresentar os resultados. Determinar o valor da constante da mola por meio de interpretação gráfica, e estabelecer a Lei de Hooke tirando conclusões sobre a validade da lei.
Segundo o Prof. Ferreto (2020): “Em regime elástico, a deformação sofrida por uma mola é diretamente proporcional à intensidade da força aplicada. Trata-se de uma deformação reversível. O objeto é deformado, mas retorna ao formato original.” Para simplificar, depois que a tensão cessa, o corpo retorna ao seu estado real. Isso acontece quando o corpo é submetido a uma força que não ultrapassa sua tensão elástica. Por exemplo: O elástico comum é um objeto que depois de sofrer uma deformação elástica retorna ao seu tamanho original.
Sobre a Lei de Hooke, podemos afirmar que:
É usada para calcular a força elástica que é produzida pela deformação de uma mola ou outros materiais elásticos. Quando um corpo elástico é comprimido ou esticado, uma força restauradora tende a fazê-lo voltar ao seu formato original. Tal força é proporcional à deformação sofrida pelo corpo, bem como à sua constante elástica. De acordo com a lei de Hooke, quando uma força é aplicada sobre uma mola, ela é capaz de deformar a mola, consequentemente, a mola produz uma força contrária à força externa, chamada de força elástica. Essa força torna-se maior de acordo com a deformação da mola. (Rafael Helerbrock, 2019)
A Lei de Hooke foi descrita pelo seu criador em uma fórmula:
F=-kx. Nessa fórmula, F representa a força, x a deformação (alongamento ou compressão) e k representa uma constante de proporcionalidade normalmente chamada de constante de elasticidade, e que é expressa normalmente em N/m. também pode ser descrita assim: F = k . Δl, onde F é a força exercida sobre o corpo elástico, K é a constante elástica/constante de proporcionalidade e Δl é a variável independente, ou, em outras palavras, a deformação sofrida. (Ariana Lobo, 2020)
O professor explica que, para a realização do experimento, será dividido em três etapas. O primeiro passo é medir a rigidez de uma única mola, pendurar a mola no suporte, conectá-la diretamente ao suporte tripé, zerar a régua, colocar os primeiros 25g de peso e deformar a mola, colocando mais massa e medindo a deformação. Na segunda parte, a dureza de duas molas em série, posicioná-las nas molas conectadas ao apoio tripé e ao apoio de massa, zerar a régua e repetir todo o processo. Na terceira parte, a dureza de duas molas medida em paralelo, serão instaladas no suporte do tripé e no suporte de massa, a escala será zerada e então todo o experimento será repetido. Com base nesses dados, será feito um gráfico de deformação. A partir dele traçar uma reta que passe pelos pontos usando o método dos mínimos quadrados.
Os materiais utilizados pelo professor no experimento estudado foram: 
· 2 molas;
· 8 massas de 25 g;
· 8 massas de 10 g;
· Base com haste vertical;
· Suporte para as molas;
· Régua milimetrada;
· Gancho para pendurar as massas;
· Folha de papel milimetrada.
2 RESULTADOS E ANÁLISES: MOLA SIMPLES
Figura 1 Vídeo UFJF – Laboratório de física 1 molas (2010)
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=i_dJlIEgi_0
a) Montagem: Os componentes do experimento consistem em uma haste cilíndrica, uma escala milimetrada, um suporte e um gancho para pendurar a mola. Oito massas de 10 g e oito massas de 25 g também serão utilizadas.
b) Quadro Resumo:
	Quantidade de molas
	Massa (g)
	Peso (N)
	Elongação (m)
	K= F/x
	1
	25
	0,25
	0,011
	22,7
	2
	50
	0,49
	0,023
	21,3
	3
	75
	0,74
	0,036
	20,6
	4
	100
	0,98
	0,049
	20,0
	5
	125
	1,23
	0,062
	19,8
	6
	150
	1,47
	0,075
	19,6
	7
	175
	1,72
	0,088
	19,5
	8
	200
	1,96
	0,101
	19,4
	9
	210
	2,06
	0,107
	19,3
	10
	220
	2,16
	0,113
	19,1
	11
	230
	2,26
	0,119
	19,0
	12
	240
	2,35
	0,124
	19,0
	13
	250
	2,45
	0,131
	18,7
	14
	260
	2,55
	0,136
	18,8
	15
	270
	2,65
	0,141
	18,8
	16
	280
	2,75
	0,147
	18,7
	
	
	
	K médio = 
	19,6
	
Figura 2 Vídeo UFJF – Laboratório de física 1 molas (2010)
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=i_dJlIEgi_0
c) Gráfico: 
Figura 3 – Gráfico do resultado experimental
d) Análise dos resultados: 
Inclinação = (y2-y1)/(x2-x1)
(0,25-0,49)/(0,011-0,023) = 20
O Resultado do experimento resulta numa tg= 20. Que comprova
3 PESQUISA
Figura 3 Vídeo Trabalho de Física Força elástica
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=A-pw8Hz5hZc
No início do vídeo, os alunos comentaram sobre o conceito de força elástica, que é uma força potencial proveniente de átomos e que pode ser utilizada como base de molas. Eles explicaram que se a mola for comprimida, ela exercerá uma força elástica oposta à força de compressão. Eles também explicaram como fazer experiências com molas. Conceituaram a lei de Hooke, onde E = K.x, Fe representa a força elástica, K representa a constante elástica da mola e X representa a deformação da mola. A constante da mola depende principalmente das propriedades de fabricação da mola e de seu tamanho.
Figura 4 Vídeo Trabalho de Física Força elástica
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=A-pw8Hz5hZc
No desenvolvimento, os alunos mostraram os materiais que serão utilizados para o experimento, que incluem: 01 arame de caderno, 01 sacola plástica, 100 ml de água e fita métrica. Eles provam que o tamanho original do fio é de 25 cm, vão colocar um saco plástico na ponta do arame e despejar água nele. Em seguida, eles vão medir novamente, e o resultado da medição chegará a 30 cm. Eles colocam outros 100ml de água em uma sacola plástica, cujo comprimento é de 35 centímetros. No final, eles repetiram o processo adicionando mais 100ml de água e mediram 40 centímetros.
Figura 5 Vídeo Trabalho de Física Força elástica
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=A-pw8Hz5hZc
No final do vídeo, eles concluíram que a deformação da mola era de 15 cm.
a) Este experimento pode contribuir didaticamente para o entendimento da lei de Hooke. Justifique sua resposta.
R= Sim, o experimento foi realizado de forma simples em casa, e contribuiu para que as pessoas tenham um bom conhecimento da deformação da mola.
b) Cite e comente 5 (cinco) pontos fortes e 5 (cinco) pontos fracos deste vídeo.
R= Pontos fortes: fizeram uma introdução breve, mas explicativa; foi apresentado de maneira simples; citaram os conceitos de força elástica e lei de hooke; apresentaram as fórmulas; e realizaram o experimento com materiais de fácil acesso.
Pontos fracos: qualidade de imagem e vídeo, teve partes que foram difíceis de visualizar; o nervosismo dos alunos na apresentação; as partes cortadas do vídeo, que os alunos explicaram que não conseguiram recuperar; sem uma introdução antes do experimento; e, sem uma finalização para o víde o. 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante do exposto, é óbvio que as molas utilizadas no experimento estão de acordo com a lei de Hooke, pois quando as molas são deformadas com pesos diferentes, elas apresentam alongamentos diferentes. Cada mola tem seu próprio valor constante elástico, que é sua característica inerente, que pode ser obtido sem esforço por meio de experimentos. Para que esta lei seja eficaz, a força aplicada à mola não deve ser um valor que faça com que o alongamento ultrapasse o limite elástico, de forma a evitar deformação permanente.
A análise de um sistema de suspensão, para manter o contato do pneu com o solo e garantir conforto aos passageiros, pode ser realizadade forma experimental ou teórica, utilizando um modelo dinâmico. O modelo dinâmico simula o desempenho de um sistema antes dele ser construído, podendo trazer resultados teóricos muito próximos da realidade, e permitindo a otimização dos componentes com precisão, minimizando os custos decorrentes da produção de protótipos (FREITAS, 2006).
Figura 6 – Coluna de Suspensão MachPerson
Fonte: https://www.autoentusiastas.com.br/ae/wp-content/uploads/2015/07/Imagem1.jpg
Figura 7 – Amortecedor
Fonte: http://versoassessoriadeimprensa.com.br/nakata-lanca-os-primeiros-amortecedores-para-motocicletas/
REFERÊNCIAS
FERRETO, Daniel. Força Elástica – Lei de Hooke. Disponível em: https://blog.professorferretto.com.br/forca-elastica-lei-de-hooke/ > Acesso em 22 de Março de 2021.
HELERBROCK, Rafael. Lei de Hooke. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/lei-hooke.htm > Acesso em 22 de Março de 2021.
LOBO, Ariana. Lei de Hooke, o que é? Definição, fórmula, e suas características. Disponível em: https://conhecimentocientifico.r7.com/lei-de-hooke/ > Acesso em 23 de Março de 2021.
GOUVEIA, Rosimar. Força Elástica. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/forca-elastica/ > Acesso em: 24 de Março de 2021.