As Molas Helicoidais

R8 – Molas Helicoidais

Crislaine Lima de Aragão*

Danilo Moraes Barros**
Fabian Isabela de Oliveira***

Ian Carneiro Ribeiro****

Pedro Eiji Tigusa*****

Pontifícia Universidade Católica de Campinas, Rua Professor Dr. Euryclides de Jesus Zerbini, 1516 – Parque Rural Fazenda Santa Cândida, Campinas – SP, 13087-571.
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Resumo: As Molas Helicoidais são um exemplo de molas que iremos trabalhar a constante elástica, nesse exemplo de mola, quando aplicamos uma força peso em sua extremidade, a mola tende a se esticar, e sua deformação depende linearmente dessa força que foi aplicada na mola. Por conta dessa força aplicada, trabalharemos o módulo de rigidez (µ) da mola, aplicando a Lei de Hooke, a lei física relacionada a força elástica. Por meio dessa pode-se calcular essa deformação causada na mola por conta de uma força exercida sobre ela. A fórmula para medirmos o módulo de rigidez (µ) depende do diâmetro do fio (d), o diâmetro interno da espira da mola (D) e a constante elástica (K). Sendo assim, K = µ*d4/8*N*D3. Utilizando um simulador de Molas Helicoidais, fizemos a medição de duas molas e observamos seu comportamento e após isso fizemos as tabelas e gráficos. Para situações lineares também aplicamos o método dos mínimos quadrados (M.M.Q.) para obter os resultados.

Palavras-chaves: molas helicoidais; força elástica; módulo de rigidez; constante elástica; Lei de Hooke.

1. INTRODUÇÃO

Nesse relatório, foi proposto aos alunos, fazer a coleta de dados sobre molas helicoidais utilizando um simulador.

Os alunos tiveram que fazer medições para 2 molas utilizando o simulador. Com os dados obtidos, o grupo deveria calcular o valor da força elástica e o módulo de rigidez do material da mola por meio do método dos mínimos quadrados do caso linear.

2. METODOLOGIA

Para realizar a atividade, o professor, Ricardo da Silva Braga, passou para os alunos através do e-mail um link para o simulador, para assim poderem fazer as medições. Dessa forma, os alunos anotariam os dados obtidos e calculariam o valor da constante elástica e o módulo de rigidez do material da mola.

Como falado anteriormente, foi feito a medição para 2 molas, no entanto, se utilizou constantes diferentes para cada uma delas, uma mola com uma constante da 2° divisão da escala do simulador e outra mola utilizando a 7° divisão da escala.

Para determinar o valor da força elástica, foi preciso realizar a seguinte fórmula: F = (K*ΔX) = P = (m*g). E para determinar o módulo de rigidez do material da mola foi preciso calcular o D e o d para depois aplicar a fórmula µ= (K.8.N.D³)/d4.

3. TABELAS E GRÁFICOS

3.1 Tabelas da constante elástica menor

m(kg)	ΔX(m)	F = P(N)
0,06	0,012	0,588
0,07	0,014	0,686
0,08	0,016	0,784
0,09	0,018	0,882
0,1	0,020	0,980
0,11	0,022	1,078
0,12	0,024	1,176
0,13	0,026	1,274
0,14	0,028	1,372
0,15	0,030	1,470

Xm	0,021
Ym	1,029
Σ(X - Xm)*Y	0,016
Σ(X – Xm)^2	0,00033
Σ(Y - A*X - B)^2	1,73056361082859E-29

A	49,0 N/m
B	0 N
S2	0
S	0
ΔA	0
ΔB	0
R2	1

K	49,0 N/m
D	0,014 m
d	0,001 m
N	11 espiras
µ	1,18E+10 N/m2

Yteo	Δ	Δ%
0,588	0,000	0
0,686	0,000	0
0,784	0,000	1,27E-13
0,882	0,000	1,26E-13
0,980	0,000	1,25E-13
1,078	0,000	0
1,176	0,000	0
1,274	0,000	0
1,372	0,000	0
1,470	0,000	1,36E-13

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