A Lei de Hooke

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

INSTITUTO DE FÍSICA

LICENCIATURA EM FÍSICA

ANA MARIA IEDA BUZELLE

LABORATÓRIO DE FÍSICA II: LEI DE HOOKE

                                                           

CUIABÁ - MT

2023

Ana Maria Ieda Buzelle

Lei de Hooke

Segundo relatório apresentado como requisito parcial para aprovação na disciplina de Laboratório de Física II do curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal de Mato Grosso.

Professor: Ricardo Rodrigues de França Bento

Cuiabá - MT

2023

SUMÁRIO

1. Resumo...............................................................................................................
2. Objetivos..............................................................................................................
3. Introdução............................................................................................................
4. Fundamentação Teórica......................................................................................
5. Procedimento Experimental.................................................................................
6. Resultados e Discussões....................................................................................
7. Conclusão............................................................................................................
8. Referências Bibliográficas...................................................................................

1. RESUMO

No estudo e ensinamento da física, nos deparamos com vários obstáculos para que o ensinamento seja mais direto. Atividades práticas de fácil acesso nos torna possível observar e entender como as leis da física funcionam, facilitam a comunicação entre aluno e professor. Por mais complexa que seja a Lei de Hooke, após realizar o experimento, foi possível observar ela se confirmando e teorias se solidificando, o que é essencial para o aprendizado. Na prática foi observado a proporcionalidade apresentada nas fórmulas e na ilustração dos dados a linearidade.

1. OBJETIVOS

O experimento foi realizado afim de por em prática os estudos feitos por Robert Hooke sobre a deformação que um corpo, de massa m, causa em uma mola levando em consideração sua constante elástica. Essa, representada pela letra k, é a grandeza que mede o grau de rigidez de uma mola e a força necessária para que essa sofra uma deformação. Também é importante analisar como essa constante é afetada quando colocamos mais de uma mola em série ou paralelo.

1. INTRODUÇÃO

O estudo das forças restauradoras é algo de suma importância para o entendimento dos movimentos periódicos e oscilatórios. Experimentos de baixo custo e fácil acesso são essenciais para a visualização prática de como a física se aplica. No artigo “Lei de Hooke na análise experimental do sistema massa-mola”, publicado na Revista Mangaio Acadêmico, v. 1, n. 2, jul/dez, 2016 - Faculdades Estácio da Paraíba e Estácio de João Pessoa, apresenta o experimento prático para verificar a lei de Hooke e calcular as constantes elásticas das molas, bem similar ao experimento aqui relatado, mas sem as situações de molas em série e paralelo. A teoria mostra-se fácil de visualizar e compreender, com materiais de baixo custo feitos com objetos corriqueiros, apesar de possivelmente apresentar alguns desvios do resultado absoluto, já seria suficiente para mostrar para alunos de Ensino Médio como funciona uma força restauradora e como ela se relaciona com a deformação ou amplitude adquirida. Também como os resultados se mostram lineares.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Todos os corpos que estão sujeitos a ação de uma força, sofrem uma determinada deformação, mesmo que seja invisível ao olho nu. Se o corpo retorna à suas dimensões inicias chamamos de deformação elástica. Essa relação entre uma força externa e a deformação causada é linear, ou seja, diretamente proporcional. Num sistema massa mola, onde a mola é helicoidal de massa desprezível, um corpo com massa m é pendurado em suas extremidades, fazendo com que, assim, ocorra uma deformação na mola. Ao deformar elasticamente, esse sistema acumula uma energia potencial elástica que está associada à uma força restauradora

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Onde é estabelecido uma relação linear entre a força elástica  e a deformação .[pic 3][pic 4]

Quando o sistema massa mola, depois de deformar x, entra em equilibro, temos a ação de duas forças, a (1), que age como força restauradora, e a

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Elas se igualam em módulo e têm sentidos opostos, se retirarmos o corpo de massa m da extremidade da mola a força peso (2) se extingue, restando apenas a força elástica que fará com que a mola retorne ao seu tamanho inicial.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Para realizar o experimento, foram necessários:

- Painel metálico funcional;

- 02 molas helicoidais de K = 20 N/m (ilustradas na figura 1);

- 03 massas acopláveis com peso igual a 0,5 N cada (ilustrados na figura 1 e figura 2);

- 01 régua 350-0-350 de adesão magnética;

- Gancho curto com espaçador (ilustrado na figura 1);

- 01 fuso suporte (ilustrado na figura 1).

1. Primeiro procedimento foi realizado com apenas uma mola, foram coletadas as deformações da mola suspendendo 1, 2 e 3 massas, cada um com 0,5N (figura 3);

2. Segundo experimento foi realizado com 2 molas em série, uma anexada a extremidade da primeira e com os pesos suspensos, 1, 2 e 3 (figura 5);