Lei De Hooke

Lei De Hooke: Constante Elástica Da Mola

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SUMÁRIO

2 OBJETIVO..................................................................................................................4

3- INTRODUÇÃO TEÓRICA.......................................................................................5

4-DESCRIÇÃO EXPERIMENTAL

4.1- MATERIAIS E MÉTODOS UTILIZADOS...........................................................7

4.2- PROCEDIMENTOS...............................................................................................8

4.3- ANDAMENTO E RESULTADOS.........................................................................9

4.4- GRÁFICO.............................................................................................................10

5- DISCUSSÃO DOS RESULTADOS.........................................................................11

6- CONCLUSÃO...........................................................................................................12

7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................1

RESUMO

Este relatório apresentará a descrição de um experimento sobre a Lei de Hooke, realizado em um labotratório da Univali, por alunos da disciplina de Física 1 do curso de Engenharia Civil, no dia 13 de maio de 2011, sob supervisão do professor Paulo (Kajuru).

OBJETIVO

A experiência consiste na determinação da constante elástica de uma mola pela determinação direta do coeficiente entre a força aplicada à mola e seu alongamento.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

Antes de mais nada, vamos introduzir fatos históricos e definições para que a compreensão do experimento fique clara.

Robert Hooke nasceu em 18 de julho de 1635 em Freshwater, na ilha britânica de Wight (Inglaterra) e morreu em 03 de março de 1703, em Londres. Foi colaborador de Robert Boyle nos estudos sobre gases e, por volta de 1660, enunciou a lei da elasticidade (lei de Hooke), segundo a qual as deformações sofridas pelos corpos são, em princípio, diretamente proporcionais às forças que se aplicam sobre eles. Hooke empregou suas conclusões para fabricar um modelo de relógio.

Eleito membro da Royal Society de Londres em 1663, Hooke dedicou-se á observação dos astros. Utilizando um telescópio refletor, chegou a descobrir estrelas e a deduzir a rotação do planeta Júpiter em torno de seu eixo. Suas notas e sua teoria sobre as rotações planetárias foram muito importantes para as pesquisas astronômicas posteriores.

...Robert Hooke (1653 – 1703) descobriu em 1676 a lei fundamental que existe entre a força e a distorção resultante num corpo elástico. Ele resumiu os resultados de suas experiências na forma de uma lei: “Ut tensio sic vis”, a qual, traduzida livremente, significa que “uma mudança de forma é proporcional á força deformadora”.

De acordo com esta lei, o alongamento experimentado por um material elástico (ao ser submetido á ação de uma força deformadora) é diretamente proporcional á força deformadora sempre que esta não ultrapasse determinado limite, designado de limite de elasticidade, o qual depende do material em questão.

Todos os materiais, por mais rígidos que pareçam ser, estão sujeitos a deformações quando são aplicadas forças sobre eles. Isso quer dizer que todos os corpos, uns mais que os outros, são elásticos. Uma mola, por exemplo, é o caso extremo de um corpo que se deforma quando sujeito à uma força. Estudamos nesta prática a propriedade física dos corpos que nos diz o quanto um corpo é elástico, ou seja, o quanto o corpo se deforma sob a ação de forças.

O diagrama de deformação de materiais é, em geral, bastante complicado, mas se garantirmos que as forças aplicadas no corpo são tais que a deformação não é muito grande, esse corpo se comporta exatamente como uma mola. Segundo a Terceira Lei de Newton, que diz que para toda força de ação corresponde uma força de reação, sabemos que ao exercemos uma força sobre a mola puxando para baixo (pendurando os blocos) a mola exercerá uma força que tem o mesmo módulo, mesma direção, porém com sentido oposto á força, com o intuito de restaurar o seu estado “relaxado” (ou natural) em que se encontrava inicialmente. A esta força contrária, chamada muitas vezes de “força restauradora”, Hooke chamou de força elástica da mola. Assim, podemos descrever a força da mola dada pela equação:

Figura 1: Robert Hooke e a expressão para a força elástica

Vetorialmente temos então: Fe = - k.Δx, onde k é uma constante positiva denominada Constante Elástica da mola, com unidade no S.I. de N/m, o Δx corresponde a variação de deformação sofrida pela mola (m), e Fe a força elástica exercida (N). A Constante Elástica da mola traduz a rigidez da mola, ou seja, representa uma medida de sua dureza. Quanto maior for a Constante Elástica da mola, maior será sua dureza. É importante ressaltar que o sinal negativo observado na expressão vetorial da Lei de Hooke, significa que o vetor Força Elástica (Fe), possui sentido oposto ao vetor deformação (vetor força aplicada), isto é, possui sentido oposto à deformação, sendo a força elástica considerada uma força restauradora.

DESCRIÇÃO EXPERIMENTAL

O experimento foi realizado num laboratório de Física da UNIVALI no campus de Itajaí. As condições ambientais e os detalhes sobre os materiais utilizados são os seguintes:

1- Dados das condições ambientais da sala:

a) Temperatura:

• Temperatura ambiente: (22,0°C +- 0,5°C)

• Sem controle de temperatura

• Não houve variação significativa durante o experimento

b) Umidade Relativa do Ar: em torno de 60%

2- Dados dos instrumentos utilizados na experiência: