UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
CAMPUS PAMPULHA
CURSO DE QUÍMICA
ALYCE LAURA URIAS BRITO
AMÓS GUIMARÃES DE MEDEIROS
CONSTANTE ELÁSTICA DE MOLAS
Belo Horizonte, 2023
Nota 5/10 pts
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Determinação da Constante Elástica de Molas: Experimento de Física Básica, Exercícios de Física Experimental
Relatório corrigido sobre essa prática
Tipologia: Exercícios
2023
1 / 9
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
CAMPUS PAMPULHA
CURSO DE QUÍMICA
ALYCE LAURA URIAS BRITO
AMÓS GUIMARÃES DE MEDEIROS
CONSTANTE ELÁSTICA DE MOLAS
Belo Horizonte, 2023
ALYCE LAURA URIAS BRITO
AMÓS GUIMARÃES DE MEDEIROS
CONSTANTE ELÁSTICA DE MOLAS
Relatório apresentado pelos alunos do primeiro período de Química a disciplina Física Experimental Básica: Mecânica, como critério parcial para avaliação de notas, na Universidade Federal de Minas Gerais Prof. Dr. Leonardo Cristiano Campos Belo Horizonte, 2023
1. OBJETIVO
Neste experimento proposto para avaliação, tem como objetivo a determinação da constante elástica de uma mola e em uma combinação de molas.
2. PROCEDIMENTO Primeiramente, colocamos a mola onde ficaria estável na haste graduada e logo em seguida, penduramos na mesma, um suporte para em fases seguintes, colocar os pesos para a medida. Neste primeiro passo, medimos com uma régua o alongamento zero, tendo em vista um ponto de referência. Após isso, colocamos no suporte um peso que para todos os seguintes, tem massa de (0,50±0,01)*10-^1 kg e medimos como seria esse alongamento com apenas um peso; fizemos isso com os demais até não ter em disposição na mesa, mais pesos para a medida. Deste modo, foram realizadas em sua totalidade, dez medidas de (x) que é a deformação, para as diferentes forças exercidas na mola. Lembrando, que essas medidas iniciais, são referentes ao processo em série com uma mola e que após retirar todos os pesos, a mola voltou-se a posição inicial, caracterizando-se, uma deformação elástica. Tendo observado esse fato, prosseguimos as medições em série, agora com duas molas sendo conectadas no final da outra. Nessa fase do experimento, já observamos que não seria possível, usar todos os pesos para a medição ser igualitária a última; e mais ainda, com uma quantidade x de pesos, ela estava ultrapassando a haste graduada. Para contornar essa situação, utilizamos um ponto de referência diferente e com consenso ao professor, para utilizar uma quantidade menor de pesos para conclusão das medições, tendo como limite a base da haste. Uma outra conclusão que podemos observar, é que a quantidade menor de pesos, também é referente a deformação maior ocasionada pelo acréscimo de molas. Feito as duas medições em série, fomos para a situação com as molas em paralelo, ou seja, colocadas na haste, uma do lado da outra; por isso, utilizamos um suporte que pudesse ao mesmo tempo, com a adição dos pesos, as molas terem a deformação. Já nesse caso, conseguimos em sucesso, medir todos os pesos disponíveis no experimento. Após isso, usando o programa SciDAVIs, fizemos o gráfico com os valores resultantes das medições para ter sucesso nos nossos resultados finais.
3. RESULTADOS
Para descobrimos a constante elástica (k) da mola em cada caso sugerido pelo experimento, consideramos a utilização da Lei de Hooke, que nos diz que F = kx, sendo F, a força elástica, sendo k, a constante elástica da mola e sendo x, a deformação. Essa equação ou fórmula, caracteriza-se, uma relação linear. A partir desse entendimento, podemos entender que o valor referente a (k), seria numa equação de primeiro grau, Y = AX + B, o valor de (A), sendo (B) a deformação e sendo (Y), a força elástica. Logo, devemos para a conclusão desse experimento, achar o valor de (A). ● Para o sistema em série com uma mola:
- Ponto de referência: (10,02±0,05)*10-^2 m Segue-se a tabela: Segue-se o gráfico:
● Para o sistema em paralelo:
- Ponto de referência: (10,10±0,05)*10-^2 m Segue-se a tabela: Segue-se o gráfico: Por fim, após os cálculos das incertezas e resultados expressados anteriormente, foi possível observar dados de como a equação da reta e seus coeficientes se relacionam.
Logo, a equação F (x) = Ax + B (reta) conjunta com a equação F = Kx, manifestam uma possível relação de seus termos, onde o valor encontrado para cada caso de associação de mola, é da constante elástica e/ou coeficiente angular. Tais informações apresentam-se no canto inferior direito de cada gráfico. À vista disso, para o sistema de uma mola em série , obtivemos a inclinação de (213, ± 2,75) N/m. Nesse caso, o valor da constante elástica da mola em questão é: K = 213,43 ± 2,75 N/m Para o sistema de duas molas em série , a inclinação foi de (98,04 ± 3,37) N/m. Assim, essa é a constante elástica do sistema por completo: K = 98,04 ± 3,37 (1/K 0 = 1/K 1 + 1/K 2 ) Já para o sistema de molas paralelas , a inclinação foi de (316,73 ± 11,92) N/m, e essa é a constante elástica do sistema completo K = 316,73 ± 11, Porém, é considerando-se que ambas as molas estão subjugadas a mesma força e mesma deformação. Desse modo, K 1 = K 2 , sendo assim, seus valores equivalentes a: 158,36 ± 5,96 N/m Confrontando-se os resultados atingidos observa-se que na associação em série o valor da constante elástica foi menor, isso é, o conjunto apresenta-se "mais macio", visto que a força exercida é distribuída por igual no conjunto e o deslocamento é desigual para cada mola. Assim, resultando em uma constante elástica menor, por conseguinte, uma mola mais deformável. Já na associação em paralelo, é possível verificar que o conjunto apresenta-se " mais rígido", pois a força efetuada sobre o conjunto foi fragmentada entre ambas as molas, logo, enfrentando a mesma deformação. Por isso, sendo uma associação correspondentemente mais dura. A constante elástica foi utilizada na grandeza de N/m, representando a aplicação de uma força de 1N (Newton), ocorrendo um deslocamento de 1 m (metro).