Leis de hooke

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
Curso De Física

Relatório 5
Lei De Hooke E Associação De Molas

Gabriela Da Rocha Aragão
Matrícula: 343734

Disciplina: Física Fundamental I
Turma: I
Professor: Eduardo Bede

 


Objetivo
Pretende verificar-se a validade da Lei de Hooke, com base nesta lei determinar a constante elástica de molas e verificar a lei da associação de molas emparalelo.


Material
* Régua
* Base com suporte
* Massas aferidas
* Molas cilindradas em espiral (molas helicoidais)


Introdução
O físico inglês Robert Hooke foi quem primeiro demonstrou que muitos materiais elásticos apresentam deformação diretamente proporcional a uma força elástica, resistente ao alongamento produzido.
Hooke representou matematicamente sua teoriacom a equação:

F = -K.x

Em que:
F = força elástica;
K = constante elástica;
x = deformação ou alongamento do meio elástico.

Nota-se então que a Lei de Hooke é responsável por verificar a deformação do corpo elástico ao se expandir. O objeto de estudo mais usado para esse evento é a mola espiral, por ser um objeto flexível que se alonga facilmente. A partir da equação pode seconcluir que a força é negativa, ou seja, oposta a força aplicada. Segue que, quanto maior a elongação, maior é a intensidade desta força, oposta a força aplicada.



Associação de molas

A associação de molas resulta em uma mola equivalente (com uma constante elástica equivalente). A tabela a seguir compara as associações de molas lineares (que obedecem a lei de Hooke) em série e emparalelo:

|
Duas molas em série | Duas molas em paralelo |
| |
| |




* Deduções das fórmulas:

* Molas em série (as forças são iguais, mas cada mola tem sua constante elástica):



* Molas em paralelo (as distâncias são iguais, mas cada mola tem sua constante elástica):





Procedimentos
1. Submeta as molas 1, 2a, 2b e 3 a diferentesforças (pesos) e meça os alongamentos correspondentes. Lance os resultados na tabela 5.1.

Tabela 5.1
MOLA 1 | MOLA 2A | MOLA 2B | MOLA 3 |
Força (gf) | Alongamento (cm) | Força (gf) | Alongamento (cm) | Força (gf) | Alongamento (cm) | Força (gf) | Alongamento (cm) |
20 | 4,30 | 20 | 2,40 | 20 | 2,50 | 200 | 3,70 |
40 | 8,60 | 40 | 5,20 | 40 | 5,30 | 400 | 7,30 |
60 | 12,80 | 60 |7,90 | 60 | 7,90 | 600 | 10,70 |
80 | 17,00 | 80 | 10,80 | 80 | 10,90 | 800 | 14,20 |
100 | 21,10 | 100 | 13,40 | 100 | 13,30 | 1000 | 18,90 |

2. Gráfico F versus x da Mola 1:

Gráfico F versus x da Mola 2ª:

Gráfico F versus x da Mola 2b:

Gráfico F versus x da Mola 3:


3. Como a dependência é linear, você deverá obter uma reta cujo coeficiente angular (∆f∆x) lhe dará ovalor de k. Trace a reta da melhor maneira possível, entre os pontos marcados, e determine a declividade, escolhendo dois pontos sobre a reta, um dos quais, próximo á origem e o outro próximo ao limite superior.

K1= ∆f∆x= ff-fixf- xi 100-2021,10-4,30 8016,80 4,76gfcmK2a= ∆f∆x= ff-fixf- xi 100-2013,40-2,40 8011 7,27gfcmK2b= ∆f∆x= ff-fixf- xi 100-2013,30-2,40=8010,80 7,41gfcmK3= ∆f∆x= ff-fixf-xi 1000-20018,90-3,70 80015,20 52,63gfcm |

4. Submeta as molas 1 , 2ª e 3 ao peso desconhecido e meça os alongamentos correspondentes. Lance os resultados na tabela 5.2 e determine o peso desconhecido.

Tabela 5.2
Molas | 1 | 2a | 3 |
Alongamentos (cm) | 13,00 | 8,10 | 1,20 |

Determinação do peso desconhecido:F1= 4,76 (13,00)61,88 gfF2a= 7,27 (8,10) 58,887 gfF3= 52,63(1,20) 63,156 gf |

5. Associe as duas molas nº 2 em série e preencha a tabela 5.3

Tabela 5.3
Molas N° 2 em série |
Força (gf) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
Alongamento (cm) | 4,9 | 7,7 | 10,5 | 13,4 | 15,8 |

6. Associe as duas molas nº2 em paralelo e preencha a tabela 5.4:
Tabela 5.4
MOLAS Nº 2 EM PARALELO |
Força (gf) | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 |...
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