Relatório de Física

[pic 1]	RELATÓRIO DE PRÁTICA (FÍSICA II – ICA008)	Data: 25/04/2017
TURMA: Engenharia de Alimentos – P6	PRÁTICA N°: 01
NOME: Laura Francielle Ferreira Borges - Matricula: 2014072641                Leilany Lopes Campos               - Matricula:
TÍTULO: Aplicação das forças elásticas e determinação prática da constante k.
2 - OBJETIVO: Determinar a constante de força elástica (k) da mola.
3 - MATERIAIS: Para realizar o experimento foi utilizado : - Balança analítica. - Haste metálica graduada. - Discos de metal (pesos). - Molas.
4- METODOLOGIA EXPERIMENTAL: Para aferir o valor da deformação foi utilizado uma haste metálica graduada, que possuíam ganchos para acoplar as molas. Inicialmente foi aferido a massa dos discos através de uma balança analítica para posteriormente para conhecermos o valor da força peso. 1º Experimento: Foi posicionado a mola na haste metálica, em seguida foi aferido a distancia de deformação da mola na ausência dos discos. Após feita a leitura os discos foram colocados sobre os ganchos e novamente foi aferido a deformação, foram realizadas três repetições com diferentes massas afim de obter um gráfico da deformação da mola pelo peso dos discos. 2º Experimento: Foram posicionadas duas molas em série na haste metálica, em seguida foi aferido a distancia de deformação da mola na ausência dos discos. Após feita a leitura os discos foram colocados sobre os ganchos e novamente foi aferido a deformação, foram realizadas três repetições com diferentes massas afim de obter um gráfico da deformação da mola pelo peso dos discos. 3º Experimento: Foram posicionadas duas molas em paralelo e um suporte acoplado as molas para que os discos exerçam deformação em ambas as molas simultaneamente. Em seguida foi aferido a distancia de deformação da mola na ausência dos discos. Após feita a leitura os discos foram colocados sobre os ganchos e novamente foi aferido a deformação, foram realizadas três repetições com diferentes massas afim de obter um gráfico da deformação da mola pelo peso dos discos.
5 - RESULTADOS, DISCUSSÃO E CÁLCULOS: A partir dos resultados obtidos foram utilizadas as expressões abaixo para calcular os parâmetros necessários para se encontrar K. Para o cálculo da força peso utilizou a equação 1:     (1)[pic 2] Para calcular K utilizou a equação 2:            (2)[pic 3] Calcular a área hachurada do gráfico utilizou-se a equação 3: [pic 4] Calculando a força peso baseado nas massas dos discos utilizados no experimento e utilizando as equações 1 e 2. Na tabela e no gráfico 1 pode-se observar os resultados obtidos no primeiro ensaio. 1º Experimento: PESO (N) X (M) K (N/m) 2,1413 0,184 11,63 1,036644 0,13 7,97 1,062516 0,153 6,94 Tabela 1: Resultados para o ensaio 1.                 [pic 5] Gráfico 1: deformação (m) pelo peso (N) da mola para o experimento 1. Fazendo uma média aritmética com os valores para K encontrados em cada intervalo de deformação e massa diferentes, obteve-se um K médio de 8,84 N/m. Para o ensaio 2, onde as molas se encontravam nas conformação em série os resultados encontrados podem ser observados na tabela 2 e no gráfico 2  abaixo. 2º Experimento: PESO X (M) K 2,1413 0,363 5,89 1,036644 0,431 2,40 1,062516 0,404 2,62 Tabela 2: resultados para o experimento 2 [pic 6] Gráfico 2: deformação (m) da mola em função do peso (N) para o experimento 2. Obtendo uma média aritmética com os valores de K acima, o valor de K médio foi de 3,63 N/m. (O VALOR DE K PARA ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE FICA BASTENTE REDUZIDO, VISTO QE É MENOS RÍGIDA E MAIS DEFORMAVEL) 3º Experimento No ensaio 3, as molas foram ordenadas de forma paralela, portanto, os resultados obtidos a partir do ensaio podem ser observados na tabela 3 abaixo e no gráfico 3. 3º Experimento PESO (N) X (m) K 2.33 0.112 20.88 1.23 0.135 9.14 2 0.122 15.14 Tabela 4: Resultados para o terceiro ensaio, molas em paralelo. [pic 7] Gráfico 3: deformação (m) da mola em relação a força peso (N) para o ensaio 3. Obtendo a média aritmética entre os valores de K obtidos, temos então um K médio de 15,05 N/m Respondendo ao item 3.3 da prática, para obter graficamente os valores de K, utilizamos a seguinte expressão:  (4)[pic 8] Sabendo que há uma relação linear entre os resultados obtidos para força peso e deformação, podemos calcular graficamente K utilizando a equação 4. [pic 9] Respondendo o item 3.4, calculando a área do gráfico da deformação da mola X força peso obtida, temos a seguinte relação. Figura 1: área obtida a partir da Força Peso (N) pela deformação da mola (m). [pic 10] Fonte: osfundamentosdafisica.blogspot.com.br A área acima é calculada com base na equação 3, considerando o eixo Y positivo como a força peso, e o eixo X positivo como a deformação da mola, temos a relação força X distância, o que nos remete a definição matemática de Trabalho (W), onde: [pic 11] Porém, como a área da figura 1 é um triângulo, devemos dividir a relação (base x altura) por 2, obtendo então: [pic 12] Pela lei de hooke sabemos que: [pic 13] Portanto a área correspondente a figura 1, se remete à: [pic 14] Onde W é a energia potencial elástica. Respondendo os itens 3.6 e 3.8, temos que a relação entre o procedimento 2 e o procedimento 1, ao associar as molas em série vemos que o valor de K2 fica bastante reduzido em relação ao de K1, portanto sabemos que a mola equivalente na associação em série é menos rígida e mais deformável que do procedimento 1, visto que a constante elástica apresenta valores menores. [pic 15] Considerando o mesmo raciocínio acima, podemos notar que no procedimento 3 (associação em paralelo) o valor de K é maior do que no procedimento 2 e 1, isso se da porque ao associarmos as molas em paralelo aumentamos a rigidez da mola equivalente, tornando-a menos deformável, isso se da porque a associação em paralelo dessas das duas molas focam quatro vezes maior do que a constante da mola original, portanto, a mola torna-se menos deformável na medida que K é maior. [pic 16] Portanto, os resultados finais obtidos podem ser vistos na tabela 4 abaixo, onde apresenta os valores de K médio para todos os experimentos e suas devidas associações das molas. Tabela 5: Resultados finais para os valores de K obtidos nas associações. Associação Normal Série Paralelo (N/m)[pic 17] 8,84 3,63 15,05
6 – CONCLUSÕES: Podemos concluir que para a associação em paralelo das molas obtemos um valor maior da constante elástica, garantindo maior rigidez para a mola, ou seja, menor deformação. Consequentemente a associação em série garante maior elasticidade a mola, diminuindo o coeficiente elástico encontrado pela lei de hooke, e a associação de mola simples atua como intermediária entre as duas, garantindo um valor médio entre ambas. Podemos concluir também que a área correspondente entre os pontos da força peso e da deformação da mola é a definição matemática de energia potencial elástica.

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