Determinação da Constante Elástica em Molas

SUMÁRIO

1. RESUMO        04
2. INTRODUÇÃO/OBJETIVO        05
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS................................................................06
4. MATERIAIS E MÉTODOS......................................................................08
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES        09

        5.1. Cálculos do Objetivo 1................................................................09

   5.2. Cálculos do Objetivo 2...............................................................11

6. CONCLUSÕES........................................................................................14

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................15

1. RESUMO

O exposto relatório tem por finalidade demonstrar os deslocamentos realizados por molas helicoidais, obtidos com a aplicação de uma força deformadora usando massas de diferentes pesos.

Foram registradas as forças peso, calculadas teoricamente a partir das massas e comparando-as com os deslocamentos das molas em relação às suas posições de repouso.

Com isso, pudemos confirmar que, em relação à mola de menor comprimento, os seus respectivos deslocamentos em relação à mola de maior comprimento foram maiores e necessitou da aplicação de forças menores para a ocorrência de tal deslocamento, automaticamente, a mesma apresenta uma constante menor. Essas afirmações também valem se comparadas com o método usado no objetivo dois, utilizando duas molas ao mesmo tempo.

1. INTRODUÇÃO/OBJETIVO

        Um dos experimentos mais tradicionais empregados em aulas da disciplina de Física Geral e Experimental é aquela que verifica a relação linear entre a força aplicada em um sistema e sua elongação (deformação), ou seja, a Lei de Hooke. Mesmos os objetos aparentemente mais rígidos sofrem certa deformação quando são submetidos a uma força de tração ou de compressão.

Geralmente, o equipamento convencional muito empregado para a realização deste experimento constitui-se, basicamente, de uma mola de aço e massas/pesos (discos médios de bronze) padrões aferidas.

Assim, propôs-se apresentar um estudo baseado numa montagem real que descreve sucintamente a Lei de Hooke através de dados experimentais obtidos por meio de um gráfico linear que ilustrará o comportamento da constante elástica do sistema na região empírica trabalhada, para este equipamento não atingindo a região de deformação elástica.

Essa forma de apresentação se justifica na medida em que, havendo uma menor flutuação da constante elástica para cada massa, haverá diretamente uma relação linear entre a elongação e a respectiva força aplicada, para a verificação da Lei de Hooke.

Durante esse experimento, mostra-se a necessidade de se trabalhar numa faixa mais conveniente de dado experimental (massas) para cada equipamento, a fim de que, a Lei de Hooke possa ser adequadamente observada, conforme mencionamos.

O presente trabalho objetiva a verificação da Lei de Hooke e a determinação da constante elástica de uma mola.

1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Todos os corpos quando estão sob uma forma de tração ou compressão, deformam-se, uns mais outros menos. Ao se aplicar uma força em uma mola helicoidal, ao longo de seu eixo ela será alongada ou comprimida. Se, ao cessar a atuação da força externa, a mola recuperar a sua forma e tamanho originais, diz-se que a deformação é elástica. Em geral, existem limites de força a partir dos quais acontece uma deformação permanente, sendo denominada região de deformação plástica. Dentro do limite elástico há uma relação linear entre a força externa aplicada e a deformação.

É o caso de uma mola helicoidal pendurada por uma de suas extremidades enquanto que a outra sustenta um corpo de massa m, provocando uma elongação x na mola.

Na presente situação considera-se que a massa da mola seja muito menor do que a massa presa a sua extremidade, ou seja, a massa da mola passa a ser desprezível comparada com a massa m presa em si. Uma mola ao sofrer deformações acumula energia potencial elástica. Esta energia possui uma força associada que é chamada de força restauradora, ou força elástica, que é proporcional ao deslocamento da posição de equilíbrio.

Para se obter a constante elástica das molas, é preciso a aplicação de uma força (F) na qual a mola será deformada, utilizando da seguinte fórmula:

F = m.a      (1)

Onde:

F = força aplicada;

m = massa utilizada;

a = aceleração, considerada o valor da gravidade (9,8m/s²).

Em seguida, realizando os cálculos necessários, resulta-se em parâmetros que permitirão encontrar o valor da constante elástica da mola através da fórmula do MMQ. Para calcular os mínimos múltiplos quadrados usa-se a seguinte fórmula:

                                                           (2)

[pic 1][pic 2]

                (3)

[pic 3]

                                (4)

1. MATERIAIS E MÉTODOS

• Suporte;

• Trena;

• Duas molas diferentes;

• Suporte para massas;

• Massas.

A metodologia usada para efetuar a atividade foi em primeiro momento a organização do material e distribuição das tarefas. Foram escolhidas duas diferentes molas com respectivos comprimentos, 0,118m e 0,190m.

Procederam-se três diferentes métodos para as coletas de dados: o primeiro consistiu em utilizarmos diferentes pesos na mola de 0,118m e observarmos a deformação (os pesos usados foram de: 0,02kg, 0,03kg, 0,04kg, 0,05kg, 0,06kg e 0,07kg respectivamente).