O LABORATORIO ANHANGUERA

Relatorio 01 – Laboratório de física 2 – 10/03015

Experimento 5, força elastica

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1. RESUMO - 2

2. OBJETIVO - 2

3. INTRODUÇÃO TEÓRICA - 3

4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS -4

5. RESULTADOS - 4

6. CONCLUSÃO - 6

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS - 6



Resumo

Começamos o experimento com uma explicação do objetivo esperado pelo professor, onde separamos duas molas com as mesmas características e comprimentos iguais.

Já na parte experimental, pesamos os materiais utilizados para verificar a deformação da mola e utilizando um suporte fornecido pelo professor, onde fixamos primeiro uma mola e com auxilio de uma régua inserimos gradativamente os pesos e medimos a deformação da mola e anotamos os valores para achar a tangente do ângulo.

Depois repetimos o experimento colocando as molas em serie e observamos a sua deformação mais desta vez usamos os pesos menores pois a altura do dispositivo não permitia utilizar os mesmos pesos do experimento anterior.

Após concluir os testes da mola em serie verificamos a deformação da mola em paralelo utilizando os mesmos pesos do primeiro teste e após concluir o experimentos conseguimos encontrar o ângulo para os três casos.



Objetivo

• Conhecer a força elástica.

• Determinar a constante elástica de uma mola.

• Traçar o gráfico da força elástica em função da elongação.

• Interpretar o significado da área hachurada do gráfico da força em função da elongação.

• Verificar a associação de molas em serie.

• Verificar a associação de molas em paralelo.







Introdução Teórica


Força Elástica

Chamaremos de força elástica, toda força que tem propriedades semelhantes aforça da figura abaixo. O cientista inglês Robert Hooke ( 1635-1703 ) estudou as deformações elásticas e chegou à seguinte conclusão:
"Em regime de deformação elástica, a intensidade da força é proporcional à deformação."
F = k . X


Considere uma mola vertical presa em sua extremidade superior. Aplicando-se uma força F na extremidade inferior da mola ela sofre deformação ( x ). Essa deformação é chamada de ELÁSTICA quando, retirada a força F, a mola retorna para a mesma posição.

[pic]

Deformação da mola. Fig.1

Ao estudar as deformações de molas e as forças aplicadas, Robert Hooke verificou que a deformação da mola aumenta proporcionalmente à força. Daí estabeleceu-se a seguinte lei, chamada Lei de Hooke:




Onde:

F: intensidade da força aplicada (N);

k: constante elástica da mola (N/m);

x: deformação da mola (m). 

A constante elástica da mola depende principalmente da natureza do material de fabricação da mola e de suas dimensões. Sua unidade mais usual é o N/m (newton por metro) mas também encontramos N/cm; kgf/m, etc.



Exemplo:

Um corpo de 10kg, em equilíbrio, está preso à extremidade de uma mola, cuja constante elástica é 150N/m. Considerando g=10m/s², qual será a deformação da mola?

Se o corpo está em equilíbrio, a soma das forças aplicadas a ela será nula, ou seja:

[pic], pois as forças têm sentidos opostos.

[pic]

Procedimentos Experimentais.



Material utilizado.

• Dinamômetro

• Duas molas

• Uma régua

• Um suporte

• Diversos pesos




Através do dinamômetro identificamos todos os pesos que iríamos utilizar para realizar os procedimentos e com auxilio da régua identificamos a deformação da mola ao inserirmos os pesos.

Posicionamos inicialmente uma mola e ao inserir peso em sua extremidade, verificamos com auxilio de uma régua o valor da deformação da mola e com estes valores encontramosuma constante em função do peso.

Repetimos esta operação para as molas em serie e depois em paralelo.



Resultados



Relação de peso dos materiais utilizados.



|Material |Peso |
|Suporte |0,08 N |
|Anel menor |0,22 N |
|Anel maior |0,5 N |






Comportamento da mola ao inserirmos os pesos.

|Mola / Peso |Deformação em “mm” |
|Mola sem peso |100 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor |120 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor + 1 peso maior |152 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor + 2 peso maior |182 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor + 3 peso maior |210 mm |


Tabela da deformação da mola com relação ao peso utilizado. Tabela 1.

Associação em serie.

Associação em série: Nessa associação, prende-se uma mola na outra em série, de modo a obter-se uma mola maior, com constante elástica menor. Na verdade qualquer mola pode ser considerada uma associação em série de várias molas menores. Na prática essa associação não é muito utilizada, porém ela passa uma idéia muito boa, quanto maior a mola menor o coeficiente de restituição. Essa idéia é utilizada em bungee jumps, em quetoda a corda funciona como um elástico, com constante elástica baixa, o que proporciona uma desaceleração menor, proporcionando uma sensação de queda livre. Sabemos ainda que acelerações altas são desconfortáveis para as pessoas, podendo inclusive causar danos sérios. Observe a animação e lembre-se que como as molas não possuem massa, as forças em cada uma das pontas de cada mola são iguais:

|Mola / Peso |Deformação em “mm” |
|Duas Molas sem peso |235 mm |
|Duas Molas + Suporte + Peso menor |270 mm |
|Duas Molas + Suporte + 2 pesos menores |295 mm |
|Duas Molas + Suporte + 3 pesos menores |322 mm |
|Duas Molas + Suporte + 4 pesos menores |345 mm |


Tabela da deformação da mola com relação ao peso utilizado (Associação em serie). Tabela 2.

Associação em paralelo.

|Mola / Peso |Deformação em “mm” |
|Mola sem peso |112 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor |120 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor + 1 peso maior |135 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor + 2 peso maior|150 mm |
|Mola + Suporte + Peso menor + 3 peso maior |165 mm |


Tabela da deformação da mola com relação ao peso utilizado (Associação em paralelo). Tabela 3.

Para acharmos o valor da constante elástica K da mola será necessário colocarmos num gráfico F em função de X.

Este gráfico elaborado em folhas quadriculadas, pois ficou mais pratico para entendermos a constante K.

6º Conclusão

Através do experimento verificamos o comportamento da força elástica e encontramos a constante K, utilizando a formula F= K.X, no primeiro experimento este valor foi de 39,29°, com área de 4950mm, sua área é a deformação da mola ao inserirmos uma massa em sua extremidade.

Para a associação de molas em serie, encontramos a constante K= 24°, com área de 2695mm, vale lembrar que para conseguirmos encontrar os valores da deformação nos tivermos que diminuir os valores dos pesos para que o comprimento não ultrapassasse a altura máxima do equipamento. O peso utilizado foi o menor com massa de 0,22 N.

Para associação em paralelo, encontramos a constante K= 58,6°, com área de 2475mm, se observarmos o valor da área é a metade do primeiro experimento e sua deformação também foi a metade do primeiro experimento, logo concluirmos que para diminuir o comprimento da deformação utilizamos o método em paralelo.

No gráfico os primeiros pontos ficaram ruim de encontrar pois utilizamos um peso diferente dos demais pesos utilizados, mas o professor comentou que poderíamos utilizar uma função da calculadora que ela forneceria uma média entre os pontos para calcularmos o fator K, mas como nenhum aluno tinha o manual da calculadora este calculo não foi realizado.



Referencia bibliográfica

[1], Otis,J. A. ,Maia.D.,Alves,R. M.,e Monteiro.D./Praticas de laboratório/, Ed átomo, SP,Brasil,2011.

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