A FORÇA NÃO CONSTANTE

 

 

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO

 CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAÚDE E TECNOLOGIA - CCSST

CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

DISCIPLINA: FISICA EXPERIMENTAL

DOCENTE: ADENILSON

MARTA REBECA DA SILVA PEREIRA

LÍLIAN FIGUEREDO DE ARAÚJO

CECÍLIA MALHÃO FERREIRA

Experimento 7 -  FORÇA NÃO CONSTANTE

 

IMPERATRIZ

2021

LÍLIAN FIGUEREDO DE ARAÚJO

MARTA REBECA DA SILVA PEREIRA

CECÍLIA MALHÃO FERREIRA

Experimento 7 -  FORÇA NÃO CONSTANTE

Relatório apresentado ao curso de Engenharia de Alimentos da Universidade Federal do Maranhão, a ser utilizado como requisito de nota da disciplina de Física Experimental 1.

IMPERATRIZ

2021

SUMÁRIO

RESUMO ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4

1 INTRODUÇÃO ------------------------------------------------------------------------------------ 4

2 TEORIA --------------------------------------------------------------------------------------------- 6

3 OBJETIVOS ---------------------------------------------------------------------------------------- 7

4 MATERIAIS ---------------------------------------------------------------------------------------- 7

5 EXPERIMENTAL ---------------------------------------------------------------------------------- 8

5.1 ASSOCIAÇÃO DE MOLAS -------------------------------------------------------------------- 9

6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ----------------------------------------------------------------- 11

7 CONCLUSÃO ---------------------------------------------------------------------------------------- 17

REFERÊNCIAS ----------------------------------------------------------------------------------------- 17

RESUMO

 

Será estudado o experimento da aplicação da Lei de Hooke, lei essa que serve para determinar a deformação sofrida por um corpo elástico através de uma força. Essa teoria diz que a distensão de um objeto elástico é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele. Na física, essa aplicação é definida como forças conservativas como sendo aquelas que não modificam a energia mecânica do sistema.

O objetivo desse trabalho é estudar forças que dependem da posição, sendo a força exercida por uma mola. Também temos por objetivo caracterizar duas molas com diferentes constantes elásticas através do chamado método estático e estudar as leis de associação de molas em série e em paralelo. Determinamos a regressão linear e calculamos a constante elástica da mola de acordo com a Lei de Hooke. Utilizamos duas molas presas na vertical por uma de suas extremidades em um suporte fixo, e na outra extremidade suspendemos um corpo. Colocamos os resultados obtidos em uma tabela e utilizamos o programa ORIGIN para auxiliar nos gráficos.

Com esse experimento foi possível observar que este sistema se assemelha aos capacitores quando se fala em associações em série e em paralelo. Podemos perceber que pelo fato de teoricamente a associação em série ser a soma das constantes de cada mola isolada acaba se tornando mais macia do que em paralelo. Também percebemos que pelo fato de o coeficiente angular ser o valor da constante elástica, ela pode variar, sendo mais inclinada na associação em paralelo. Para terminar vimos que o deslocamento da associação em série é maior.

1 INTRODUÇÃO  

Existem vários tipos de molas: Tração, compressão dentre outras usadas em diferentes situações e máquinas. Estudar o comportamento das molas é importante pois é algo que faz parte do nosso cotidiano, de diferentes formas e tamanhos. A mola é um instrumento elástico utilizado para armazenar energia mecânica. Esses objetos mudam sua forma por causa de uma força externa aplicada sobre eles e depois que essa força é removida eles voltam ao seu estado de antes. Caso o objeto não retorne ao seu estado de antes podemos dizer que é uma deformação plástica.

No experimento de hoje estudaremos uma força não constante através da Lei de Hooke. Segundo Halliday, trata-se de uma lei da física para determinar a deformação sofrida por um corpo elástico através de uma força. Essa teoria diz que a distensão de um objeto elástico é diretamente proporcional à força aplicada sobre ele. Ela recebe esse nome em homenagem ao cientista inglês Robert Hooke (1635-1703) que a desenvolveu.

O objetivo neste trabalho é estudar as forças que dependem da posição, sendo a força exercida por uma mola. Esse tipo de força é conservativa e não constante. Para entender melhor utilizaremos o exemplo de uma mola. Quando é esticada, ela exerce uma força contrária ao movimento que foi realizado. Dessa forma quanto maior a força aplicada, maior será a deformação. Por outro lado, quando nenhuma força age sobre a mola, podemos dizer que ela está em equilíbrio.

A fórmula da Lei de Hooke é expressa dessa forma:  

F = k . Δl

Onde

F: Força aplicada         sobre o corpo elástico (em         newtons - N)

K: Constante elástica ou constante de proporcionalidade (em newtons por metro – N/m)

Δl: Variável independente, ou seja, a deformação sofrida (em metros- m)

Obs.: A variação da deformação sofrida Δl = L - L0 pode ser indicada por x. L é o comprimento final da mola e L0, o comprimento inicial.

O Sinal negativo na equação significa que a força de restauração da mola, ou seja, a força elástica é sempre contrária a força causadora da deformação.

Sendo W a força aplicada na mola temos:

W = -F F = - k . Δl

W = K. Δl

Pode-se utilizar a lei Hooke contanto que o limite do material não seja ultrapassado. A ação elástica dos materiais acompanha o regime elástico na Lei de Hooke somente até um certo valor de força, depois desse valor, a relação de proporcionalidade não é mais definida (ainda que o corpo retorne ao seu comprimento de início após a retirada da respectiva força). Caso essa força prossiga aumentado, o corpo perderá a sua elasticidade e a deformação passa a ser permanente (inelástico), chegando à ruptura do material.