Física Molas Helicoidais

1. INTRODUÇÃO

Um dos experimentos mais realizados em laboratórios didáticos é o que verifica a relação linear entre a força aplicada em um sistema e sua elongação, ou seja, a lei de Hooke. O equipamento convencional empregado para a realização deste experimento constitui-se, basicamente, de uma mola de aço e massas padrões aferidas.

A mola helicoidal é um exemplo simples de um corpo material elástico, apresentando uma deformação ∆x muito grande a partir de seu comprimento de equilíbrio , quando sujeita a uma força deformadora. A elongação (ou contração) ∆x da mola apresenta uma dependência linear  com a força aplicada. A força restauradora FR, exercida pela mola (que se opõe à força externa F) é proporcional à sua deformação linear ∆x:

Fr= -k. ∆x

Esta relação é conhecida como a lei de Hooke, sendo a constante de proporcionalidade k chamada de constante elástica da mola, que é um parâmetro característico da mola helicoidal.    

Foi realizado um experimento comparando valores medidos e aferidos com o uso de molas com constantes de deformidade diferentes e dinamômetro com o objetivo de observar a elasticidade dessas molas e analisar os erros de medição, essas análises foram expressas em gráficos.

2 OBJETIVO

O presente estudo almeja reconhecer e enunciar a lei de hooke através dos experimentos com as molas helicoidais e assim identificar e interpretar um gráfico força x deformação para cada tipo de mola além de calcular a regressão linear, os coeficientes angulares e suas incertezas.

3 DESCRIÇÃO EXPERIMENTAL  - MATERIAIS E MÉTODOS

3. 1 ( MATERIAIS)

• 01 tripé delta medio com sapatas niveladoras - EQ102.03; 01 haste inox de 500 mm - EQ0 17Q;
• 01 mufa de entrada lateral, braço 180 mm - EQ028.11;
• 01 régua transparente com encaixe para manípulo M5 - EQ041.01S; 01 mola de traçáo curta, 33 (N/m), S5 mm - 23301.020;;
• 01 gancho curto de 93 mm - EQ009.03C;
• 03 massa cilíndrica acoplável de 50,0 * 0,1 g - EQ009.04; 01 suporte móvel com ponteiro lateral - EQ005.05;
• 01 massa cilíndrica acoplável de 23,01 0,2 g - EQ009.05;

3.2 (MÉTODOS)

 Inicialmente começamos alinhando a régua a haste e em seguida adicionando a mola e anotando a posição inicial (FIGURA 01); em seguida adicionamos o gancho e adicionamos os pesos e anotamos as posições após a deformação (FIGURA 02). Repetimos o mesmo processo para análise das três molas.

[pic 1][pic 2]

                 figura 01                                                                                                    figura 02

4- RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 EXPERIMENTO 1  ( MÉTODO DOS MÍNIMOS QUADRADOS)

Tabela 01- Dados da variação da deformação da mola 01

N	Fn(N)	Xn(m)	Δx=Xn – Xo (m)
0	0	0,140	0
1	0,5	0,160	0,02
2	1	0,195	0,055
3	1,5	0,215	0,075
4	2	0,250	0,11
5	2,23	0,265	0,125

Gráfico 01- força normal em função do deslocamento da mola 01

[pic 3][pic 4]

Tabela 02- Dados da variação da deformação da mola 02

N	Fn(N)	Xn(m)	Δx=Xn – Xo (m)
0	0	0,135	0
1	0,5	0,160	0,025
2	1	0,190	0,055
3	1,5	0,220	0,085
4	1,73	0,230	0,095
5	1,96	0,240	0,105

GRÁFICO 02 - força normal em função do deslocamento da mola 02

[pic 5]

Tabela 03- Dados da variação da deformação da mola 03

N	Fn(N)	Xn(m)	Δx=Xn – Xo (m)
0	0	0,130	0
1	0,5	0,160	0,030
2	1	0,187	0,057
3	1,5	0,215	0,085
4	2	0,245	0,115
5	2,5	0,275	0,145

GRÁFICO 03- força normal em função do deslocamento da mola 03

[pic 6]

         Observando as  tabelas 01, 02 e 03, notamos que de acordo  aumenta a massa dos objetos colocados na ponta das molas, aumenta-se também a deformação das mesmas.

Ao observar os gráficos 01,02 notamos que não se enquadra na teoria da força elástica, pois os gráficos não apresentam uma linha continua. Isso se dá pelo fato da diferença nos pesos. Já o gráfico 03, observa-se uma linha continua, porque os valores dos pesos foram aumentando igualmente em cada análise.

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