Relatório Prática de Física - prática

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Graduação em Engenharia Metalúrgica              

Laboratório de Física I

 

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

        Atividade V – Constante Elástica de Molas

Professor: José Carlos Bezerra

Belo Horizonte

09/09/2015

SUMÁRIO

1 OBJETIVOS .............................................................................................................3

2 INTRODUÇÃO .........................................................................................................4

3 PROCEDIMENTO ....................................................................................................6

4 ANÁLISE DE DADOS ..............................................................................................8

5 CONCLUSÃO ........................................................................................................10

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1 OBJETIVOS

Objetivo do experimento é determinar a constante elástica de uma mola, de uma combinação em série e de uma combinação em paralelo de duas molas.

2 INTRODUÇÃO

Sob a ação de uma força de tração ou de compressão, todo objeto deforma-se. Se, ao cessar a atuação dessa força, o corpo recupera sua forma primitiva, diz-se que a deformação é elástica. Em geral, existe um limite para o valor da força a partir do qual acontece uma deformação permanente do corpo. Dentro do limite elástico, há uma relação linear entre a força aplicada e a deformação, linearidade esta que expressa uma relação geral conhecida como Lei de Hooke. O sistema clássico utilizado para ilustração dessa lei é o sistema massa-mola que é apresentado a seguir em situações de equilíbrio estático.

A ilustração 1, está mostrada uma mola helicoidal, de massa desprezível, pendurada por uma de suas extremidades. Um objeto de massa m, colocado na outra extremidade, produz um alongamento x na mola.

A força aplicada na mola é o peso do corpo e, dentro do limite elástico, tem-se, no equilíbrio,[pic 2]

em que k é uma constante que depende do material de que é feita a mola, bem como de sua espessura, tamanho e outros fatores, e é denominada constante elástica da mola.

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Ilustração 1: No momento (a) a mola não está alongada, já no (b) está alongada de x, em relação à posição inicial, devido ao peso de um objeto de massa m. O peso do objeto é equilibrado pela força –kxque a mola exerce nele.

Associando-se duas molas, a constante elástica do conjunto passa a ter outro valor que depende da maneira como foi feita a associação. Na ilustração2, está representado um objeto suspenso por duas molas associadas em série e em paralelo. Alongar as molas associadas em série é “mais fácil” do que alongar as molas associadas em paralelo.

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Ilustração 2: A associação de duas molas pode ser feita em série (a esquerda), com uma na extremidade da outra, ou em paralelo (a direita), com uma ao lado da outra.

3 PROCEDIMENTO

Foram utilizados os seguintes materiais:

-Duas molas

-Objeto de massa m

-Suporte

-Régua

O experimento consiste em aplicar várias forças (pesos) a uma mola vertical e medir os alongamentos produzidos.  Procedimentos a serem seguidos para um bomresultado:

1. Suspender uma das molas e pendure um suporte para os objetos em sua extremidade livre. Escolha um ponto de referência no suporte e leia a posição dele na régua – este será o alongamento zero, ou seja, será desprezado o alongamento produzido pelo suporte.

1. Obter um conjunto de alongamentos x, aplicando forças F diferentes à mola, ou seja, colocando quantidades diferentes de objetos no suporte. Anote os resultados na Tabela 1. No cálculo da força peso de cada objeto, considere = 9,81 m/s².

1. Retirar todos os objetos que você colocou; repare que a mola volta à sua posição inicial – a deformação foi elástica.

1. Retirar o suporte da mola e pendure nela, em série, a segunda mola. Repita os mesmos procedimentos com este novo arranjo.
2. Associar, a seguir, as duas molas em paralelo, isto é, uma ao lado da outra, e refaça as leituras como nas situações anteriores.

1. Construir, com auxílio do programa Scidavis, os gráficos F versus x para a primeira mola e para cada uma das duas combinações, em série e paralelo. Por meio do processo de regressão linear, determine, para cada uma das montagens, a inclinação da reta correspondente e indique a grandeza física a ela relacionada.

1. Escrever o valor da constante elástica e sua respectiva incerteza, para cada uma das situações. A partir do modelo físico utilizado, o valor do coeficiente linear deve ser zero no presente caso. Verifique o valor encontrado e explique esse resultado.

Feito isso, estão apresentados abaixo os dados obtidos do experimento:

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Tabela 1: Dados anotados ao se utilizar uma mola.

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Tabela 2: Dados anotados ao se utilizar duas molas em série.

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Tabela 3: Dados anotados ao se utilizar duas molas em paralelo.