Molas helicoidais

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Molas Helicoidais




Resumo

Essa experiência tem por base nos mostrar que quando usamos uma força externas em uma mola conseguimos uma deformação que depende da quantidade de força aplicada. E quando após a deformação o material volta a sua forma original podemos chama-lo de elástico. E nosso experimento com molas helicoidal é um simples exemplo de corpo matéria elástico, A elongação(ou contração) Δl da mola apresenta uma dependência linear entre com a força aplicada. A força restauradora FR, exercida pela mola (que se opõe à força externa F) é proporcional à sua deformação linear Δl: Esta relação é conhecida como a lei de Hooke.

Introdução

Qualquer material sobre o qual exercermos uma força sofrerá uma deformação. Apertar ou torcer uma borracha, esticar ou comprimiruma mola, são situações onde a deformação nos materiais pode ser notada com facilidade. Mesmo ao pressionar uma parede com a mão, tanto o concreto quanto a mão sofrem deformações, apesar de não serem visíveis. 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, porexemplo, 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 a 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 regimeplástico. Neste caso estudaremos somente as deformações elásticas.
A figura 1a mostra uma mola com comprimento natural x0. Caso a mola seja esticada até um comprimento x>xo a força restauradora F terá o sentido mostrado em 1b. Nesta situação descrita a força F é proporcional à deformação ∆x, definida como ∆x = x − xo.
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Figura 1
No regime elástico há uma dependência linear entre F e adeformação ∆x. Este é o comportamento descrito pela lei de Hooke: F = −k∆x, onde k é a constante. O sinal negativo indica o fato de que a força F tem sentido contrário a ∆x. Se k é muito grande significa que devemos realizar forças muito grandes para esticar ou comprimir a mola, portanto seria o caso de uma mola ”dura”. Se k é pequeno quer dizer que a força necessária para realizar uma deformação épequena, o que corresponde a uma mola ”macia”.


As figuras 2a e 2b mostram a situação que iremos tratar nesta experiência. Consiste de uma mola não distendida suspensa verticalmente, com comprimento natural x0. Em 2b, temos a mesma mola sujeita a ação de uma força que a distende até um comprimento x=xo+∆x.


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Figura 2
A força que distende a mola é devida ao peso P de um corpocom massa m, pendurado na extremidade inferior da mola. Temos então da Lei de Hooke:
F = −k∆x = −P =⇒ P = k∆x
Ou, analisando a equação em módulo: P = k∆x temos a seguinte correspondência:
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Figura 3
Ou seja, em um gráfico do módulo do peso P versus a deformação ∆x da mola, teremos o coeficiente angular a correspondendo ao valor da constante elástica k da mola, e o coeficientelinear correspondendo a b=0. Portanto, é possível determinar a constante elástica da mola graficamente.

Procedimento Experimental

1º_ Mediu-se 10 corpos diversos (pesos), em uma balança e anotou seus respectivos valores.
2º_ Com os corpos diversos (pesos), pendurados na mola sobre a ajuda de um suporte, mediu-se a variação com uma trena, no qual a mola estava presa em um suporte. (10medidas)
3º_ Anotou-se os respectivos valores de força e deslocamento em uma tabela. Para em seguida construir o gráfico no origin.


OBS: As medidas de peso inicialmente estavam em gramas, e foram transformas em força Newton (N), e as medidas de deslocamento de centímetros para metros (m).
Fórmulas: MxG=P=N; de centímetro para metro multiplica-se por 10¬².
Esse procedimento foi...
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