A Lei de Hooke

[pic 1]UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO[pic 2]

Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos

Departamento de Ciências Básicas

Relatório da Aula Prática 2 – Física Geral e Experimental 1 ZEB0171

Lei de Hooke

Matheus Bicude de Verçosa Argento – 13864694

Paulo Ximenes Pinto Carceres – 10817931

Iago Teixeira Medeiros - 14578752

Prof.ª Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone

Pirassununga – SP Outubro/2023

SUMÁRIO

Sumário

1.        INTRODUÇÃO        1

2.        OBJETIVOS        3

3.        MÉTODOS        4

4.        RESULTADOS E DISCUSSÃO        7

5.        CONCLUSÃO        13

6.        REFERÊNCIAS        14

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1. INTRODUÇÃO

Existe uma grande variedade de forças de interação, e a caracterização de tais forças é um trabalho de caráter experimental. Entre as forças de interação que figuram mais frequentemente nos processos que se desenvolvem ao nosso redor aparecem as chamadas forças elásticas, isto é, forças que são exercidas por sistemas elásticos quando sofrem deformações (PRASS, 2017).

Os materiais elásticos têm uma ampla faixa de aplicações práticas, fazendo parte de diferentes produtos e dispositivos. De maneira geral, todos os materiais possuem algum tipo de flexibilidade ou região elástica, quando sujeitos à solicitação de uma força seja ela compressiva ou de tração. A mola é um elemento típico com essas características, pois geralmente apresenta uma alta flexibilidade elástica, ou seja, quando comprimida ou tracionada apresenta grandes deformações (FREEMAN JR., 2008).

Ao estudar molas “ideais” a suas propriedades de deformação, o cientista inglês Robert Hooke (1635-1703) determinou, pela primeira vez, a relação existente entre a deformação de uma mola e sua constante elástica, em uma lei que recebeu seu nome, Lei de Hooke. O cientista descobriu que quanto maior fosse o peso de um corpo suspenso a uma das extremidades de uma mola (cuja outra extremidade era presa a um suporte fixo) maior era sua deformação (aumento do comprimento) sofrida pela mola. Analisando outros sistemaselásticos, Hooke verificou que havia sempre proporcionalidade entre força deformante e deformação elástica produzida (PRASS, 2017).

Tendo em vista a proporcionalidade da força e a deformação, foi descrita a fórmula da Lei de Hooke, que consiste na multiplicação da constante elástica da mola “k”, a qual já é pré-determinada e varia de acordo com a espessura do fio, material de fabricação e tamanho do aro pelo deslocamento sofrido pela mola "Δx" ao receber a ação de uma massa fixa.

A presença do sinal negativo mostra que o sentido da força da mola é sempre contrário ao do deslocamento da extremidade livre, resumindo, o sinal negativo deve ser usado quando a força resultante se encontra em sentido oposto à força ocasionada pelo deslocamento (HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2008).

As molas podem ser associadas umas às outras, o que nada mais é do que colocar elas juntas para realizar determinadas tarefas. Quando são colocadas de

forma contínua, a associação é em série. Já quando são colocadas paralelamente, a associação é paralela. De acordo com a forma da associação teremos uma ou outra constante equivalente (FERRETTO, 2020).

Quando situações assim são estudadas, busca-se encontrar uma constante elástica equivalente por toda a associação. É como se as molas que estão associadas fossem trocadas por uma única mola de natureza correspondente. Quando associamos duas molas em série, a constante elástica equivalente depende da soma dos inversos das constantes elásticas. Agora, quando as molas são associadas em paralelo, elas são colocadas, além de uma ao lado da outra, de forma equidistante e sofrem a mesma deformação. Logo, a força total exercida pelas molas é dada pela soma das forças individuais, o que torna a constante elástica equivalente sempre maior que as constantes envolvidas na associação (FERRETTO, 2020).

1. OBJETIVOS

Aplicar os conceitos expressos pela Lei de Hooke através da realização de experimentos envolvendo a associação de molas em série e em paralelo, bem como avaliar decorrentes deformações sofridas mediante o cálculo de suas respectivas constantes para cada tipo de associação.

1. MÉTODOS

A aula prática 2 foi realizada com a intenção de aplicar a Lei de Hooke, consistindo em calcular a deformação ocasionada devido à força exercida em um corpo, uma vez que a força é a multiplicação do deslocamento do mesmo a partir do seu ponto de equilíbrio pela sua característica constante.

Inicialmente, a régua do aparelho foi zerada após o posicionamento da primeira mola no mesmo, tendo assim o ponto de equilíbrio do sistema (Figura 1). Seguindo o roteiro, foi colocado um disco de massa 25 g no gancho preso à mola e medida sua deformação. Foi repetido o processo adicionando discos para atingir os valores de massa iguais a 50 g, 75 g, 100 g, 125 g e 150 g, respectivamente. As deformações foram devidamente anotadas e organizadas em uma tabela.

Figura 1. Sistema com uma mola

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Fonte: Roteiro da aula prática 2

O processo seguinte foi realizado com duas molas em paralelo (Figura 2). Após zerada a régua com o novo sistema, realizou-se o mesmo procedimento citado anteriormente com a massa dos discos fornecidos e as medidas de deformação foram anotadas em uma tabela.

Figura 2. Sistema com duas molas em paralelo

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Fonte: Roteiro da aula prática 2

Seguindo o roteiro, foram colocadas duas molas em série (Figura 3) e, após isso, a régua foi novamente zerada, as massas foram adicionadas na sequência e as respectivas deformações anotadas pelo grupo.