Experimento Força Elástica

ntrodução

O presente estudo aborda o experimento realizado em laboratório cujo tema é a deformação elástica.

A elasticidade define-se como sendo a propriedade que certos materiais apresentam de serem capazes de recuperar a sua forma e o seu estado inicial, depois de terem experimentado uma deformação provocada por uma força exterior. A deformação é, em geral, proporcional à força exterior aplicada e inversamente proporcional à secção do material.

Devido a sua importância e a necessidade de um estudo mais aprofundado sobre a temática em questão, a referida prática fará com que testar e analisar a elasticidade de um corpo e a consequente deformação do mesmo seja uma forma dinâmica de aprender.

 

2. Objetivos

• Conhecer a força elástica.

• Determinar a constante elástica de uma mola.

• Traçar o gráfico da força elástica em função da elongação.

• Interpretar o significado da área hachurada do gráfico da força em função da elongação.

• Verificar a associação de molas em série.

• Verificar a associação de molas em paralelo.

3. Teórica

Força Elástica

Uma mola é um objeto que a em sua essência é constituída de algum material em formato de espiral. Estas estão presentes em nosso cotidiano, como em cadernos, amortecedores de automóveis e etc. Quando é aplicado uma força sobre a mola, seja ela comprimida ou esticada, dependendo do sentido da força que chamamos de Fs, ela sofre deformação e depois tende a voltar ao tamanho original.

Segundo Halliday (2008) a Força Elástica é dada por:

F elastica= -K . x.

F Elástica = - K. x

Onde K è a constante elástica da mola (a unidade no S.I. para constante elástica é N/m). O dinamômetro é constituído de uma mola espiral. A partir do momento que deformamos a mola, isto é conhecermos o vetor deformação X, conhecemos, também, a força restauradora, e vice-versa. Essa propriedade possibilita a construção de um medidor de forças.

Chamada de lei de Hooke, em homenagem a Robert Hooke, cientista inglês. O sinal negativo indica que a força elástica é sempre oposta a força aplicada, k é a constante elástica, a ela é atribuída a medida da rigidez da mola, quanto mais rígida maior a constante elástica, por exemplo, a constante elástica k de uma mola de caminhão é maior que de um espiral de caderno.

Quando a mola é alongada para o lado direito x é positivo, e para o lado esquerdo x é negativo. Quando a mola é comprimida para o lado direito Fx é positiva, do contrário, Fx é negativa. Assim, a lei de Hooke é uma representação linear entre Fx e x.

 

4. Materiais

Os materiais utilizados foram:

Tripé Universal

Suporte

2 Molas

3 Pesos de chumbo

Balança de precisão (0,01g)

Porta pesos

Lápis, papel e calculadora para cálculos e registro dos

resultados.

Trena

5. Procedimentos Experimentais / Resultado

Experimento 1 - Mola Normal

1. Pesamos os 3 pesos de chumbo na balança de precisão e obtivemos os suas respectivas massas em gramas (gr), e convertemos para (Kg).

2. Posicionamos uma mola e a régua de modo que o pequeno anel inferior da mola coincida com o traço da régua, (sem acrescentar a massa) e obtivemos o Xo para o controle dos dados

3. Prosseguimos a experiência acrescentando a massa nº1 e anotamos os valor do peso e a deformação da mola. Repetimos acrescentando a massa de nº2 ficando assim, nº2 =nº1 + nº2 e pôr fim a massa de nº 3, ficando assim nº3 = nº1 + nº2 + nº3

4. Medimos a suas respectivas deformações nos 3 procedimentos com a trena e obtivemos as medidas em milímetros (mm) e convertemos para metros (m)

5. E obtivemos os seguintes dados e resultados

Convertendo Massa para Peso utilizando a formula P = m.g (gravidade)

Massa 1 = 50,44 g → 0,0504 kg x g10 P1 = 0,504 N

Massa 2 = 50,35 g → 0,0503 kg x g10 P2 = 0,503 N

Massa 3 = 50,42 g → 0,0504 kg x g10 P3 = 0,504 N

(Utilizaremos esses valores de P nas 3 experiências)

Adicionamos os pesos em sequência e obtivemos as seguinte variações da mola e convertemos:

X0 = 70 mm → 0,070 m

X1 = 83 mm → 0,083 m

X2 = 100 mm → 0,10 m

X3 = 110 mm → 0,11 m

Equação Utilizada

K=p/x

Adicionando um peso, e dividindo pela deformação da mola, obtivemos:

K1=P1/x1-x0 → 0,504 N /0,013 m

K1= 38,769 N/m

Adicionando dois pesos, e dividindo pela deformação da mola, obtivemos:

K2=p1+P2/x2-x0 → 1,007 N /0,030 m

K2= 33,567 N/m

Adicionando três pesos, e dividindo pela deformação da mola, obtivemos:

K3=p1+p2+p3/x3-x0 → 1,511 N /0,040 m

K3= 37,775 N/m

3. Faça um gráfico F em função de X, e determine, a partir do gráfico, qual o valor da constante elástica k da mola.

K=Ay/Ax