Trabalho Damasio

1. Objetivo Didático

Este experimento tem como objetivo verificar que o comportamento estático de uma mola, para pequenas deformações, é corretamente descrito pela Lei de Hooke, e que o período de oscilação de um sistema massa-mola é independente da amplitude, para pequenas oscilações. Além disso, o experimento visa proporcionar ao aluno medir grandezas físicas diretas e, a partir de gráficos, determinar outras grandezas, analisando o comportamento estático e dinâmico de um sistema massa-mola suspenso e, também, comparar o movimento de um sistema massa-mola observado com um modelo matemático de um movimento harmônico simples.

4. Procedimentos

O equipamento utilizado nesse experimento é uma mola suspensa, à qual são penduradas e acrescentadas em sequência, massas de valor crescente. O aumento na quantidade de massa suspensa pela mola é acompanhado do aumento no comprimento da mola. Esses diferentes sistemas massa-mola são postos a oscilar com pequenas amplitudes, a fim de observar como o período varia com a massa.

i. Suspenda a mola no suporte e marque seu comprimento inicial e prenda à extremidade livre da mola o suporte de massas.

ii. No equilíbrio meça o novo comprimento da mola e anote sua deformação em uma tabela.

iii. Sobre o suporte de massas coloque as massas disponíveis no conjunto experimental e meça as correspondentes deformações da mola, anotando-as na tabela utilizando todas as massas disponíveis no experimento. Lembre-se que as massas devem ser acrescentadas a mola uma de cada vez.

iv. Prendendo à mola o suporte de massas acrescido de uma massa de 50 g. Puxe levemente o suporte de massas para baixo da posição de equilíbrio do sistema massa-mola e solte-o, no mesmo instante em que ativa o cronômetro. Lembre-se que as massas devem ser acrescentadas a mola uma de cada vez.

v. Aguarde o sistema executar 10 (dez) oscilações completas e, então, trave o cronômetro. Anote o tempo decorrido em uma nova tabela. Faça isso para todas as massas presentes no conjunto experimental. Lembre-se que as massas devem ser acrescentadas a mola uma de cada vez.

vi. Para cada valor de medida, calcular o período médio, o desvio padrão dos períodos, o quadrado dos períodos e a propagação de erros. Esses dados devem ser mostrados em forma de tabela.

vii. Obtenha a constante elástica da mola k a partir da equação da Lei de Hooke.

viii. Faça um gráfico de T² em função de m e obtenha a equação da reta que passa pela origem, com as devidas unidades, que melhor representa o conjunto de pontos experimentais. A partir desse gráfico, obtenha o valor da constante k e compare com o valor calculado no procedimento anterior (onde foi utilizada a equação da Lei de Hooke).

Dados coletados 01:

Mola 1

P (N) m (kg) Deformação Δx (m)

0,491 0,05 0,028

0,981 0,10 0,054

1,472 0,15 0,084

1,962 0,20 0,111

2,453 0,25 0,140

Tabela 01

Mola 2

P (N) m (kg) Deformação Δx (m)

0,491 0,05 0,030

0,981 0,10 0,056

1,472 0,15 0,084

1,962 0,20 0,111

2,453 0,25 0,138

Tabela 02

Mola 1 e 2

P (N) m (kg) Deformação Δx (m)

0,491 0,05 0,012

0,981 0,10 0,026

1,472 0,15 0,038

1,962 0,20 0,054

2,453 0,25 0,068

Tabela 03

Análise de dados:

Nas Tabelas 01,02, e 03 estão dispostos os dados retirados do experimento, sendo que na Tabela 01 e 02 foram usadas molas distintas e na Tabela 03 as duas molas foram colocada juntas paralelamente afim observar se deslocamento com pesos respectivos se relacionavam, o que foi confirmado, dentro das respectivas incertezas, pois a deformação de cada mola e proporcional a Δx/2 das duas molas juntas.

As figuras 01,02,03 são projeções do deslocamento (Δx) em função da força peso (P) aplicada em cada mola (Figuras 01 e 02) e nas molas unidas paralelamente ( Figura 03), isso resultara em retas cujos coeficientes angulares (Tabela 04) devem ser iguais a constante elástica (k) calcula pela Lei de Hooke