As Energias e forças num sistema Massa

Energias e forças num sistema Massa - Mola

Alunos: Athos Alexandre1/ Ailton Bastos2 / Cristiano3/ Lucas Gomes4 / Paulo Henrique5 / Unaiara Magalhães6

Docente: Danilo Sande (UNIFACS, [e-mail])

Palavras Chave: Hooke, Energia, Massa, Mola.

Resumo

             O artigo proposto relata a realização do experimento feito em laboratório da prática sobre a lei de Hooke ,a constante elástica e a força restauradora, juntamente com o trabalho e a energia mecânica atribuídos a um sistema carga mola helicoidal, a partir dessa atividade as competências sobre calcular o trabalho realizado por uma força nesse sistema, analisar as trocas de energia um corpo que oscila numa mola, conhecer mais sobre a lei de Hooke foram adquiridas e aprimoradas através da execução das atividades.

Introdução

O físico inglês Robert Hooke foi o pioneiro na demonstração que muitos materiais elásticos apresentam deformação diretamente proporcional a uma força elástica, resistente ao alongamento produzido, e demonstrou a equação F= Kx , referente a força elástica , a Lei de Hooke ela é responsável pela verificação da deformação de um corpo elástico quando se expande , onde tem uma mola seu principal objeto de estudo , onde a energia armazenada na mola é a potencial , ou energia de posição.

Já quando falamos de energia, ela pode ser definida de um modo geral como capacidade de realizar trabalho, a energia cinética, um dos nossos objetos de estudos, é a energia que um corpo adquire quando está em movimento e depende de dois fatores, da massa e da velocidade do corpo em movimento, sendo que qualquer corpo que possui velocidade terá energia cinética. Já se tratando de energia potencial é um tipo de energia que o corpo armazena, quando está a uma certa distância de um referencial de atração gravitacional ou associado a uma mola e ela seria um tipo de energia que fica armazenada, pronta para se manifestar quando exigida e que pode ser energia potencial gravitacional e energia potencial elástica

 Todas as formas de energia relacionadas com o movimento de corpos ou com a capacidade de coloca-las em movimento ou deforma-los pode ser chamadas de energia mecânica  

Experimental

            Os materiais necessários para a execução do procedimento foi o sistema de sustentação que era composto por um tripé, uma haste principal e a mesa suporte, uma mola helicoidal, um conjunto com 4 massas acopláveis de 0,5 N, 1 gancho lastro, uma escala milimetrada acoplável e um suporte inferior móvel.

Sabendo da importância do agente físico força que sendo aplicada em um objeto, resulta em uma deformação, que pode ser de dois tipos, a plástica (permanente) e a temporária (elástica).

Após a montagem do sistema, o gancho lastro foi colocado de forma suspensa na mola, uma posição de equilíbrio foi medida (163 cm), e foi realizado a medição de quanto foi alongado a mola sendo acrescentado cada peso (0,5 N) e logo após registrado na seguinte tabela:

N° de medições	F (NEWTON)	X= elongação (metros)
1	LASTRO	163 cm
2	0,5 N	2,7
3	1 N	6,2
4	1,5 N	9,3
5	2 N	11,8

O gráfico anexado é o gráfico da força deformante F versus x, onde a relação matemática existente entre a força F e a elongação x sofrida pela mola, é F = -kx , verificando a validade da relação F α x , temos o valor de 17 N/m , fazendo o valor de cada medição , na formula acima citada, tirando a sua média e depois multiplicando por 100 para chegar ao SI desejado. Após essa etapa foi colocado um peso de 1,5 N para descobrir o ponto de equilíbrio onde foi 256 cm    , depois a massa foi puxada 1 cm para baixo e foi observado que o peso com o gancho ficou oscilando de 30 a 25 cm por mais de um minuto e ganhava mais velocidade quando passava pelo ponto de equilíbrio identificado, ele não para na sua posição de equilíbrio pois a massa já vem com movimento acelerado quando passa no ponto ,a força transforma inteiramente em energia cinética, quando ele atinge o seu ponto mais alto de sua trajetória o móvel para , retorna e o fenômeno se repete , pois chegando na altura máxima a energia potencial fica concentrada e move o objeto para baixo, posterior a força elástica age como força de atrito  agindo contra a aceleração da gravidade quando chega no seu ponto mais baixo.

A explicação fisicamente da presença do sinal negativo na expressão F= -kx seria, por ser uma força restauradora, essa força tem que atuar no sentido oposto à força aplicada pelo peso, por isso o sinal negativo na fórmula.

Depois de conhecido a lei de Hooke, posteriormente será analisado as trocas de energias que ocorrem num sistema massa mola, atribuindo uma nova posição inicial ocupada pela parte inferior ao lastro x0 = 0,16m, e o K = 17 N/m, a elongação sofrida pela mola ao adicionar uma carga de 0,5 N é de 0,027 m, após esses valores o trabalho W foi calculado. W= ½ K x²