RELATÓRIO LEI DE HOOKE, FORÇA ELÁSTICA E ASSOCIAÇÃO DE MOLAS

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

HYAGO FERNANDES ROUSSENQ

LABORATÓRIO 2: LEI DE HOOKE, FORÇA ELÁSTICA E ASSOCIAÇÃO DE MOLAS

Relatório apresentado como avaliação da disciplina de Laboratório de Física 1, do curso de Engenharia Civil, UNEMAT – Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus de Sinop, ministrado pelo docente Muriel André de Moura.

SINOP/MT
AGOSTO, 2016

1. INTRODUÇÃO

Quando se é aplicada uma tensão que altera a forma de um corpo, a esse fenômeno dá-se o nome de “deformação”. As deformações por tensão podem ser classificadas basicamente em três tipos: deformação elástica, deformação plástica e ruptura.

O tipo de deformação a ser tratada neste relatório é a deformação elástica, que, em resumo, ocorre quando o objeto que sofre uma deformação ao receber a aplicação de uma força retorna à sua forma original ao fim do experimento.

Dessa forma, a Lei de Hooke, que trata da elasticidade dos corpos, se mostra extremamente importante para o experimento realizado. Essa lei relaciona, em uma fórmula de deformação elástica (eq.1), a força aplicada em um corpo (que recebe, nesse caso, o nome de Força Elástica), uma constante k (constante elástica do objeto) e a deformação sofrida().[pic 1]

Nesse relatório, faremos a aplicação dos conhecimentos sobre a Lei de Hooke com valores obtidos através de experimentos.

[pic 2]

Eq.1 - Fórmula que de acordo com a Lei de Hooke, relaciona a força exercida sobre um corpo (F), a constante elástica (k) e deformação sofrida ().[pic 3]

1. OBJETIVOS

Analisar as leis de Newton no equilíbrio, analisar a proporcionalidade entre elongação de uma mola e a força aplicada e mostrar que a relação é linear até certo limite de elasticidade.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

   3.1

Os materiais utilizados para o experimento foram:

• 01 fixador metálico para pendurar mola.
• 01 tripé.
• 01 régua milimetrada 400mm. 
• 01 fixador metálico com manípulo.
• 01 manipulador com cabeça de plástico.
• 01 indicado de plástico esquerdo com fixação magnética.
• 01 indicador de plástico direito com fixação magnética.
• 01 mola Lei de Hooke.
• 03 massas com gancho.
• 01 haste fêmea 405mm.
• 01 haste macho 405mm.
• 01 balança.

   3.2   MÉTODOS

Foram dadas para cada grupo de alunos 03 massas. Essas massas foram utilizadas para aplicar diferentes pesos a uma mola de aço que estava presa a um suporte vertical.

Primeiro, determinou-se o ponto de referência no suporte vertical milimetrado, então as massas foram sendo penduradas na extremidade de um gancho que estava preso à mola.

Conforme os pesos eram adicionados, os valores encontrados (deformação e peso) foram utilizados para preencher uma tabela, mas antes foram convertidas para as unidades de medida adotadas na mesma (kg, m). Esses dados foram utilizados para completar as colunas da tabela que estará no item 4.

4.   CONSTRUÇÃO DA TABELA

   4.1   CALCULANDO A DEFORMAÇÃO SOFRIDA

Para calcular a deformação sofrida pela mola subtrai-se o valor do comprimento final da mola com o comprimento inicial, na eq.2.

      [pic 4]

Eq.2 – Fórmula que a partir da subtração do comprimento final () pelo inicial (), calcula a deformação sofrida pela mola.[pic 5][pic 6]

    4.2   ENCONTRANDO A FORÇA PESO

Para encontrar a Força Peso, multiplica-se o valor da massa pela aceleração da gravidade (em m/s²) feito na eq.3. Foi decidido em se adotar a aceleração da gravidade como g=9,81m/s². A unidade de medida da Força Peso, como de qualquer outra força, é o N (Newton).

 [pic 7]

Eq.3 – Fórmula que relaciona a Força Peso com a massa do objeto (kg) e a aceleração (m/s²), nesse caso a aceleração da gravidade (9,81 m/s²).

   4.3   CALCULANDO O VALOR DA CONSTANTE DE FORÇA

Para  calcular a constante de força divide-se a Força Peso pela deformação causada (eq.4), a unidade de medida da Constante de Força é N/m (Newtons por metro).

 [pic 8]

Eq.4 – Formula para calcular o valor da Constante de Deformação () da divisão da Força Peso () pela deformação causada ().[pic 9][pic 10][pic 11]

   4.4   CALCULANDO O VALOR MÉDIO DA CONSTANTE DA FORÇA

Para calcular o valor médio da Constante da Força será feito uma média aritmética (eq.5) das forças em cada situação apresentada.

 [pic 12]

Eq.5 – Formula para calcular a média aritmética das Constantes das Forças ().[pic 13]

   4.5   CALCULANDO A ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA PARA CADA MASSA

Para calcular a energia potencial para cada massa, multiplica-se a constante da Força Elástica () pela deformação feita, depois divide-se o resultado por dois (eq.6). A unidade de medida para Energia potencial Elástica é J (joules).[pic 14]

 

 [pic 15]

Eq.6 – Formula para calcular Energia potencial elástica (), multiplicando a constante da Força Elástica () pela deformação (), depois dividindo o resultado por dois.[pic 16][pic 17][pic 18]

   

   4.6   ASSOCIAÇÃO DE MOLAS

 Associação em série:

Procedimento

1. Montar o equipamento

2. Colocar as molas no comprimento inicial (x°)

3. Prender a massa na extremidade da mola

4. Verificar o peso da massa utilizando o dinamômetro

5. Anotar o comprimento final das molas (x)

6. Repetir os passos 3, 4 e 5 com duas e três massas