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Constante elastica de molas, Exercícios de Física Experimental

A constante elástica mede a rigidez da mola, isto é, a força que é necessária para fazer com que a mola sofra uma deformação. Molas que apresentam grandes constantes elásticas são mais dificilmente deformadas, ou seja, para fazer o seu comprimento variar, é necessário que se aplique uma força maior.

Tipologia: Exercícios

2020

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Experimento 2. Constante elástica de molas
19/01/2020
Marco Aurelio Coelho de Andrade
Introdução:
A lei de Hooke descreve a força restauradora que existe em diversos sistemas
quando comprimidos ou distendidos. Qualquer material, sobre o qual atua uma
força, sofrerá uma deformação, que pode ou não ser observada. Esticar ou
comprimir uma mola, são situações onde a deformação nos materiais pode ser
observada com facilidade. A força restauradora surge sempre no sentido de
recuperar o formato original do material e tem origem nas forças
intermoleculares que mantém as moléculas e/ou átomos unidos. Assim, por
exemplo, uma mola esticada ou comprimida irá retornar ao seu comprimento
original devido à ação dessa força restauradora. Enquanto a deformação for
pequena diz-se que o material esno regime elástico, ou seja, retorna à sua
forma original quando a força que gerou a deformação cessa. Quando as
deformações são grandes, o material pode adquirir uma deformação
permanente, caracterizando o regime plástico.
A forca F aplicada na mola é o peso do corpo e, dentro do limite elástico, tem-
se F = m*g = kx
Em que F é o modulo de F e k uma constante que depende do material de que é
feita a mola, bem como de sua espessura, tamanho e outros fatores, e é
denominada constante elástica da mola.
Objetivo:
Determinar a constante elástica de uma mola e a constante elástica de uma
combinação de molas.
Material utilizado:
Duas molas
Objetos de massa (40,0 ± 0,1) g
Suporte para objetos
Régua milimetrada
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Experimento 2. Constante elástica de molas

Marco Aurelio Coelho de Andrade Introdução : A lei de Hooke descreve a força restauradora que existe em diversos sistemas quando comprimidos ou distendidos. Qualquer material, sobre o qual atua uma força, sofrerá uma deformação, que pode ou não ser observada. Esticar ou comprimir uma mola, são situações onde a deformação nos materiais pode ser observada com facilidade. A força restauradora surge sempre no sentido de recuperar o formato original do material e tem origem nas forças intermoleculares que mantém as moléculas e/ou átomos unidos. Assim, por exemplo, uma mola esticada ou comprimida irá retornar ao seu comprimento original devido à ação dessa força restauradora. Enquanto a deformação for pequena diz-se que o material está no regime elástico, ou seja, retorna à sua forma original quando a força que gerou a deformação cessa. Quando as deformações são grandes, o material pode adquirir uma deformação permanente, caracterizando o regime plástico. A forca F aplicada na mola é o peso do corpo e, dentro do limite elástico, tem- se F = m*g = kx Em que F é o modulo de F e k uma constante que depende do material de que é feita a mola, bem como de sua espessura, tamanho e outros fatores, e é denominada constante elástica da mola. Objetivo: Determinar a constante elástica de uma mola e a constante elástica de uma combinação de molas. Material utilizado:

  • Duas molas
  • Objetos de massa (40,0 ± 0,1) g
  • Suporte para objetos
  • Régua milimetrada

Procedimento e Resultados: Dados experimentais: 𝑔 = (9,78 ± 0,05) m/s 𝑚 = (40,0 ± 0,1) g = (0,0400+- 0,0001)kg Primeiramente, calculou-se a força peso exercida na mola pela equação P = m* g , com g = (9,78 ± 0,05) m/s^2. Em seguida, foi calculado o erro de P, pela equação:  P = [((2P/2m)m)^2 + ((2P/2 g )g )^2 ]½^ => m = 0,1 g = 1x10-^4 Kg Obtêm-se a tabela com os respectivos erros: Quantidade de discos Massa (kg) (± 0,0001) Força exercida na mola (N) 1 0,04 (0,3912 ± 0,0022) 2 0,08 (0,7824 ± 0,0041) 3 0,12 (1,1736 ± 0,0061) 4 0,16 (1,5648 ± 0,0081) 5 0,20 (1,956 ± 0,010) 6 0,24 (2,3472 ± 0,012) 7 0,28 (2,7384 ± 0,014) Assim, plotou-se o gráfico com as configurações das molas: simples, em série e em paralelo, chegando nos valores K 1 , Ks e KP , respectivamente. K 1 = (21,51 ± 0,07) N/m Ks = (9,58 ± 0,03) N/m KP = (42,56 ± 0,14) N/m K 1 , Ks e KP correspondem ao coeficiente linear do ajuste pela equação Y = Ax + b, de maneira que A = k(N/m) e Y = força na mola (N). Constante A = 0. Indica que Y = Ax + b => Y = b, isto é, para qualquer valor de F, a mola esticaria até romper. Kp = K 1 + K 2 - > 42,56 = K 1 + K 2 - > 42,56 – 21,51 = 21, K 2 = [((2K 2 / 2KP)* KP )^2 + ((2K 2 / 2K 1 )* K 1 )^2 ]½^ => K 2 = 0, K 2 = (21,05 ± 0,16) N/m

valores que sejam superiores ao limite elástico da mola, para que não ocorra uma deformação permanente.