Relatório de Física Experimental 1 - Constante elástica

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UTFPR-Pro

Pro

Resumo:

Em nosso dia-a-diaEm nosso dia-a-dia de corpos elásticos. No car de corpos elásticos. No car (mola), essa deformação dep (mola), essa deformação dep às deformações elásticas prod às deformações elásticas prod

A

A Lei de Hooke Lei de Hooke_desc_desc

comprimidos ou distendidos. comprimidos ou distendidos. deformação, que pode ou não deformação, que pode ou não

Palavras-chave

Palavras-chaves: Lei de

s: Lei de H

H

I-INTRODUÇÃO

Muitas forças da natu Muitas forças da natu mesma forma matemática qu mesma forma matemática qu exercida por uma mola. Assi exercida por uma mola. Assi esta força em particular, pode esta força em particular, pode compreender muitas outras. compreender muitas outras.

Pela lei de H Pela lei de H esforço F realizado numa esforço F realizado numa cilíndrica fixa por uma das cilíndrica fixa por uma das corresponde uma deformaçã corresponde uma deformaçã y. A constante

y. A constante K K _{é chamad}_{é chamad}

elástica (ou constante de fo elástica (ou constante de fo medida da rigidez da mola, medida da rigidez da mola, denominação de constante el denominação de constante el

F = k.y

A constante elástic

material de que a mola é fe

características geométricas.

A força resultante n

peso da massinha, portanto

elatório de Física Experimental 1

Plano inclinado

niversidade Tecnológica Federal do Paraná

Alessandra Santana Calegari

Camila Zononi

Heitor José Gonçalves

Murilo Keith Umada

fessor: Hércules Alves de Oliveira Jr.

temos contato com diferentes situações que env temos contato com diferentes situações que env o, por exemplo, quando sentamos, deformam o, por exemplo, quando sentamos, deformam nde da força aplicada: “As forças deformantes nde da força aplicada: “As forças deformantes uzidas.”

uzidas.” Lei de Hooke. Lei de Hooke.

reve a força restauradora que existe em diverso reve a força restauradora que existe em diverso Qualquer material sobre o qual exercer uma Qualquer material sobre o qual exercer uma ser observada.

ser observada.

oke, deformação, elástica.

reza têm a reza têm a a força a força , examinando , examinando mos mos ooke, a cada ooke, a cada ola helicoidal ola helicoidal extremidades extremidades proporcional proporcional de constante de constante rça), e é uma rça), e é uma nde k dá-se a nde k dá-se a stica da mola: stica da mola:

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depende do

ita e das suas

o sistema é o

::

m.g = k.

II- OBJETIVOS

O objetivo dest O objetivo dest determinar, experimental determinar, experimental elástica em um sistema elástica em um sistema arranjos em série e em par arranjos em série e em par

Utilizando Utilizando

conservação de energia conservação de energia realizado por uma força realizado por uma força espacial (Lei de espacial (Lei de conservativa, as equaçõ conservativa, as equaçõ encontrar a constante encontrar a constante sistema massa-mola. sistema massa-mola.

III- MATERIAIS E M

Materiais: Suport Materiais: Suport mola, três molas de dife mola, três molas de dife massas de valor medido, r massas de valor medido, r Metodologia: Co Metodologia: Co suporte e isolar o sistema. suporte e isolar o sistema. uma carga suficiente para uma carga suficiente para espiras se afastem. Med espiras se afastem. Med mola a partir desse pon mola a partir desse pon determinando a posição determinando a posição régua graduada. Repetir e régua graduada. Repetir e para as três molas e para as três molas e lvem deformação lvem deformação s o amortecedor s o amortecedor são proporcionais são proporcionais sistemas quando sistemas quando orça sofrerá uma orça sofrerá uma

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experimento é experimento é ente, a constante ente, a constante assa-mola e em assa-mola e em alelo. alelo. onceitos de onceitos de e do trabalho e do trabalho com dependência com dependência ooke), porém, ooke), porém, s que permitem s que permitem elástica em um elástica em um

ÉTODOS

para pendurar a para pendurar a rentes constantes, rentes constantes, gua e balança. gua e balança. locar a mola no locar a mola no Colocar na mola Colocar na mola permitir que suas permitir que suas ir a distensão da ir a distensão da to de referência, to de referência, vertical com a vertical com a sse procedimento sse procedimento epois para duas epois para duas

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associadas, considerando cinco massas associadas, considerando cinco massas diferentes para cada experimento.

diferentes para cada experimento.

Através das medidas do tamanho Através das medidas do tamanho final da mola e do inicial, calculamos a final da mola e do inicial, calculamos a distensão e a partir dela podemos fazer uma distensão e a partir dela podemos fazer uma analise da constante elástica (k) de cada analise da constante elástica (k) de cada mola.

mola.

IV- RESULTADOS

A experiência realizada trata-se de A experiência realizada trata-se de um sistema não ideal, assim desprezamos o um sistema não ideal, assim desprezamos o peso das molas e possíveis interferências peso das molas e possíveis interferências que o ambiente poderia causar. Deste modo, que o ambiente poderia causar. Deste modo, através da lei de Hooke e da multiplicação através da lei de Hooke e da multiplicação entre massa e aceleração da gravidade entre massa e aceleração da gravidade (adotamos g=9,8m/s

(adotamos g=9,8m/s22) ) conseguimosconseguimos determinar as constantes elásticas e a força determinar as constantes elásticas e a força que cada mola exerce sobre a mola, que cada mola exerce sobre a mola, respectivamente. Os resultados obtidos são respectivamente. Os resultados obtidos são apresentados nas tabelas (Tabela 1, tabela 2, apresentados nas tabelas (Tabela 1, tabela 2, tabela 3). tabela 3).

Tabela 1. Mola 1

Mola 1 (0,22m) Mola 1 (0,22m) Massa(Kg)

Massa(Kg) Força(N)Força(N) x(m)x(m) K (N/m)K (N/m) 0,3 0,3 2,942,94 0,020,02 147147 0,5 0,5 4,94,9 0,070,07 7070 0,7 0,7 6,866,86 0,130,13 52,7652,76 0,9 0,9 8,8298,829 0,190,19 46,4246,42 1,1 1,1 10,7910,79 0,2550,255 42,3142,31 Média K = 71,698 N/m Média K = 71,698 N/m

Tabela 2. Mola 2

Mola 2 (0,38m) Mola 2 (0,38m) Massa(Kg)

Massa(Kg) Força(N)Força(N) x(m)x(m) K (N/m)K (N/m) 0,1 0,1 0,9810,981 0,0280,028 35,0335,03 0,2 0,2 1,9621,962 0,0610,061 32,732,7 0,3 0,3 2,942,94 0,0930,093 31,6131,61 0,5 0,5 4,9054,905 0,1530,153 32,6632,66 0,7 0,7 6,8676,867 0,210,21 32,732,7 Média K = 32,94 N/m Média K = 32,94 N/m

Tabela 3. Mola3.

0,3 0,3 2,942,94 0,020,02 147147 0,2 0,2 1,9621,962 0,0050,005 392,4392,4 0,6 0,6 5,8865,886 0,0980,098 60,0660,06 Média K = 145,553 N/m Média K = 145,553 N/m

Tabela 4. Soma da mola 1 e mola 2.

Mola 1 + Mola 2(0,6m)

Massa(Kg)

Massa(Kg) Força(N)Força(N) x(m)x(m) K (N/m)K (N/m) 0,1 0,1 0,9810,981 0,0350,035 28,0228,02 0,2 0,2 1,9621,962 0,0610,061 32,1632,16 0,3 0,3 2,942,94 0,110,11 26,7226,72 0,5 0,5 4,9054,905 0,2290,229 21,4121,41 0,7 0,7 6,8676,867 0,3520,352 19,519,5 Média K = 25,56 N/m Média K = 25,56 N/m

Gráfico 1. Mola 1

Y = 7,698 x

Tg

ɵɵ

= K

Gráfico 2. Mola 2

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Tg

ɵɵ

= K

Gráfico 3. Mola 3

Y = 145,553 x

Tg

ɵɵ

= K

Gráfico 4. Somatório de mola 1 e 2.

Y = 25,56 x

Tg

ɵɵ

= K

V – CONCLUSÃO

Após o término do experimento e Após o término do experimento e análise dos resultados, concluímos que as análise dos resultados, concluímos que as molas realmente seguem a Lei de Hooke, molas realmente seguem a Lei de Hooke, pois a deformação da mola é proporcional à pois a deformação da mola é proporcional à força exercida sobre a mesma e também força exercida sobre a mesma e também quanto maior o valor da constante, mais quanto maior o valor da constante, mais rígida é a mola (menor deformação).

rígida é a mola (menor deformação).

Outro ponto observado é que em nenhum Outro ponto observado é que em nenhum dos experimentos realizados a mola dos experimentos realizados a mola ultrapassou seu limite de elasticidade, uma ultrapassou seu limite de elasticidade, uma vez que, ao serem retirados os pesos, as vez que, ao serem retirados os pesos, as molas retornaram para a posição inicial. molas retornaram para a posição inicial. Sendo assim, retomando a

Sendo assim, retomando a Lei de Hooke Lei de Hooke

observamos que esta funciona ate observamos que esta funciona ate determinado momento para a constante determinado momento para a constante elástica inicial, pois a partir de certa elástica inicial, pois a partir de certa extensão (que depende de cada mola) ela extensão (que depende de cada mola) ela começa a se deformar, criando uma nova começa a se deformar, criando uma nova constante elástica. constante elástica.

Referências bibliográficas:

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Merrill

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Fundamentos de Física

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H. M. Nussenzveig

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Máximo A.; Alvarenga, B.,

Física –

Volume Único

, São Paulo, Ed. Scipione,, São Paulo, Ed. Scipione, 1997.

1997.

Oliveira, H. A.,

Roteiro de experimentos

--Prof. Hércules - UTFPR, 2010.