RELATÓRIO DE FISICA EXPERIMENTAL ǀ - Módulo de Young

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE

UNICENTRO

Setor de Ciências Exatas e Tecnológicas

Departamento de Física

        

RELATÓRIO DE FISICA EXPERIMENTAL ǀ

Módulo de Young

        

OBJETIVOS

1. Determinar o módulo de Young.
2. Comparar com o valor tabelado.

INTRODUÇÃO

Módulo de Young ou módulo de Elasticidade é uma grandeza que proporciona a medida da rigidez de um material sólido quando este é submetido a uma tensão externa de tração ou compressão. Basicamente, é a razão entre a tensão aplicada e a deformação sofrida pelo corpo, quando o comportamento é linear.

Quanto maior o módulo de Elasticidade, maior a tensão necessária para o mesmo grau de deformação e, portanto mais rígido é o material.

[pic 1]

Onde:E = Módulo de Young (N/mm²)[pic 2]

L = comprimento da barra (mm)

b = espessura da barra (mm)

a = largura da barra (mm)

 = força vertical aplicada à barra (N)[pic 3]

 = flexão sofrida pela barra ao ser carregada (mm)[pic 4]

A Elasticidade é uma propriedade intrínseca dos materiais, depende da composição química, microestrutura e defeitos (poros e trincas). A diferença no módulo de elasticidade nos metais, cerâmicas e polímeros é consequência dos diferentes tipos de ligações atômicas existentes neles. Além disso, com o aumento da temperatura, o módulo de Elasticidade diminui para praticamente todos os materiais, com exceção de alguns elastômeros.

MATERIAIS

• Painel de múltiplas funções com mesa sustentadora deslizante;
• Tripé universal delta max;
• Medidor de deslocamento com divisão de 0,01 mm;
• Suporte do medidor;
• Estribo deslizante para acoplamento;
• Dinamômetro 2N
• Haste de 500 mm
• Mufa com parafuso e fixação do dinamômetro;
• Fio de poliamida com anéis.
• Suportes móveis.
• Ganchos longos para acoplamento de cargas.
• Cargas de 100 gf.
• Barra chata de latão.
• Barra chata de aço.
• Paquímetro.
• Trena milimetrada.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

A curva característica do medidor de deslocamento para o módulo de Young.

1. Zere o dinamômetro e o medidor de deslocamento.
2. Solte a mufa e suba o dinamômetro lentamente, observando o mostrador do medidor de deslocamento.
3. Anote, na tabela 1, o valor da força inicial (), indicado pelo dinamômetro, no momento em que o ponteiro do medidor de deslocamento começa a se mover.[pic 5]
4. Continue subindo o dinamômetro efetuando leituras x no medidor de deslocamento para cada 0,1 N de acréscimo na força aplicada, anotando seus valores.
5. Repita as medidas por mais duas vezes, anotando os valores de x indicados pelo medidor.
6. Calcule os valores médios de x, completando a tabela.

Força aplicada = 0,8[pic 6]	Valor de x (medida 1)	Valor de x (medida 2)	Valor de x (medida 3)	Valor médio de x
[pic 7] [pic 8]	0,02	0,03	0,03	0,02
[pic 9] [pic 10]	1,36	1,24	1,95	1,51
[pic 11] [pic 12]	3,14	3,26	3,11	3,17
[pic 13] [pic 14]	6,25	6,75	5,24	6,08

1. Faça o gráfico  versus x. (A força resistente  segue uma equação do tipo )[pic 15][pic 16][pic 17]
2. Determine a declividade da resta no gráfico  versus x.[pic 18]

 Escala do gráfico:

0,1 unidade de  – 36 mm do papel (começa em 0,8)[pic 19]

1,0 unidade de x – 40 mm do papel (começa em 0)

Função que relaciona Força  resistente com a deformação x:[pic 20]

[pic 21]

Sistemas estruturais, o módulo de Young da barra chata apoiada pelos extremos.

1. Monte o conjunto, com os suportes sobre as marcas de 50mm e 450 mm do painel.
2. Meça a largura a e a espessura b da barra chata.
3. Com cuidado, coloque a barra apoiada nos suportes.
4. Complete a primeira linha da tabela com o valor obtido para .[pic 22]
5. Posicione o estribo na parte central da barra e suspenda um peso de 100 gf.
6. Complete com os valores encontrados a segunda linha da coluna .[pic 23]
7. Complete a tabela, aumentando a carga segundo os valores indicados na tabela para a força deformadora aplicada .[pic 24]

Força aplicada (gf)[pic 25]	Força aplicada (N)[pic 26]	Valor de x (mm)	Deformação [pic 27]
0	0,00	=0,00[pic 28]	0,00
100	0,98	=0,20[pic 29]	0,20
200	1,96	=0,52[pic 30]	0,32
300	2,94	=0,88[pic 31]	0,36
400	3,92	=1,22[pic 32]	0,34
500	4,90	=1,52[pic 33]	0,30

1. Construa o gráfico força deformadora versus deformação.
2. Compare o valor calculado do módulo de Young com o valor tabelado para o material como qual é feito a barra utilizada neste experimento.

Escala do gráfico:

1 unidade de  – 50 mm do papel[pic 34]

0,10 unidade de x – 40 mm do papel

Calcular o módulo de Young

L= 400 mm

b= 3,3 mm

a= 12,8 mm

= 4,90 N[pic 35]

[pic 36]

[pic 37]

[pic 38]

[pic 39]

...