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ESTUDO DA DEFORMAÇÃO DE MOLA HELICOIDAL
Lei de Hooke
Fábio de Paiva Cota
Lenir Abreu Jr.
DEMEC
João Antonio Corrêa Filho
DCNAT
UFSJ
São João Del Rei, 10 de novembro de 2006.
1. INTRODUÇÃO
Para conceber teorias que possam retratar a Natureza, a Física nos últimos séculos tem adotado um método, denominado método científico, esse métodoconsiste em observar um fenômeno natural, reproduzi-lo (em laboratório), realizar medições quantitativas das grandezas envolvidas no fenômeno ou daquelas definidas para tal, determinar possíveis relações entre essas grandezas levantadas e, finalmente, elaborar, num plano abstrato, uma teoria a respeito do fenômeno investigado.
Para alcançar o estato de uma lei física, a teoria deve passar portodos os testes experimentais. Se, digamos, dez ou mil experimentos forem realizados e seus resultados estiverem de acordo com as previsões da teoria, isso não significa que a ela é uma lei física. Poderá ocorrer que da próxima vez que se fizer outro experimento os resultados discordam das previsões da teoria, e esse resultado nos estará mostrando que a teoria tem suas limitações e, portanto, elanão é uma lei física. Uma teoria sempre estará no banco dos réus sob julgo da Natureza.
As leis de forças são leis empíricas, isto é, baseadas em observações experimentais de certos fenômenos. Como exemplo, a lei das molas (lei de Hooke) é uma lei empírica obtida a partir da experimentação. Poderia dizer que a simplicidade da lei das molas (sua forma matemática) é um feliz achado obtido apartir da medição macroscópica das grandezas físicas envolvidas na experimentação com molas.
Por último, o estudo do movimento de corpos sob influência de forças como a de molas tem suas implicações na prática (como o uso de amortecedores desde as carroças até aos automóveis modernos) como na modelagem de interações entre átomos num material qualquer visando descrever suas propriedadesfísicas (sejam elas elásticas, térmicas, elétricas, ópticas etc).
Por fim, a precisão na medida de uma grandeza física está diretamente relacionada ao temperamento daquele que realiza a medida, à qualidade do padrão usado como referência de medida e por último, ao número de medidas realizadas.
2. OBJETIVO
Verificar a lei de força de uma mola helicoidal – Lei de Hooke, o qual comprovouque a força é diretamente proporcional à deformação produzida pela mola.
3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Para determinar a deformação da mola, foi colocado na ponta da mola um porta-massa e este sistema (mola + porta-massa) foi colocado pendurado em uma haste que havia uma régua afixada, utilizada para realizar as medições (fig 1). A posição inicial foi determinada pelo tamanho damola somada ao tamanho do porta-massa, desprezando assim a massa do porta-massa, realizando os experimentos com 10 tipos de massas diferentes em cada.
fig 1
Para alcançar o objetivo, os seguintes passos foram adotados:
1ª) Observar o comportamento (deformação) de duas molas distintas, separadamente, com dez diferentes massas (TAB I) e gerarmos os gráficos (fig3) e (fig 4) .
2ª) Observar o comportamento das mesmas molas colocadas agora em série com dez diferentes massas (TAB II) e gerarmos o gráfico (fig 5).
3ª) Observar o comportamento das mesmas molas colocadas em paralelo (fig 2) com dez diferentes massas (TAB III) e gerarmos o gráfico (fig 6).
4ª) Análise dos gráficos e obtenção de equações que melhor representem seus pontos.fig 2
4. RESULTADOS
4.1 Primeira experiência
Após a coleta dos dados do primeiro experimento, definidos pelas dez medições das deformações das molas 1 e 2 , apresentadas na tabela (TAB I) abaixo, devido ao peso utilizado (p = mg), denominado pelo produto da massa utilizada m com a gravidade local g dada por g = 9,77 [pic] 0,07 m/s2 , gerou então as relações da tabela abaixo e...
Lei de Hooke
Fábio de Paiva Cota
Lenir Abreu Jr.
DEMEC
João Antonio Corrêa Filho
DCNAT
UFSJ
São João Del Rei, 10 de novembro de 2006.
1. INTRODUÇÃO
Para conceber teorias que possam retratar a Natureza, a Física nos últimos séculos tem adotado um método, denominado método científico, esse métodoconsiste em observar um fenômeno natural, reproduzi-lo (em laboratório), realizar medições quantitativas das grandezas envolvidas no fenômeno ou daquelas definidas para tal, determinar possíveis relações entre essas grandezas levantadas e, finalmente, elaborar, num plano abstrato, uma teoria a respeito do fenômeno investigado.
Para alcançar o estato de uma lei física, a teoria deve passar portodos os testes experimentais. Se, digamos, dez ou mil experimentos forem realizados e seus resultados estiverem de acordo com as previsões da teoria, isso não significa que a ela é uma lei física. Poderá ocorrer que da próxima vez que se fizer outro experimento os resultados discordam das previsões da teoria, e esse resultado nos estará mostrando que a teoria tem suas limitações e, portanto, elanão é uma lei física. Uma teoria sempre estará no banco dos réus sob julgo da Natureza.
As leis de forças são leis empíricas, isto é, baseadas em observações experimentais de certos fenômenos. Como exemplo, a lei das molas (lei de Hooke) é uma lei empírica obtida a partir da experimentação. Poderia dizer que a simplicidade da lei das molas (sua forma matemática) é um feliz achado obtido apartir da medição macroscópica das grandezas físicas envolvidas na experimentação com molas.
Por último, o estudo do movimento de corpos sob influência de forças como a de molas tem suas implicações na prática (como o uso de amortecedores desde as carroças até aos automóveis modernos) como na modelagem de interações entre átomos num material qualquer visando descrever suas propriedadesfísicas (sejam elas elásticas, térmicas, elétricas, ópticas etc).
Por fim, a precisão na medida de uma grandeza física está diretamente relacionada ao temperamento daquele que realiza a medida, à qualidade do padrão usado como referência de medida e por último, ao número de medidas realizadas.
2. OBJETIVO
Verificar a lei de força de uma mola helicoidal – Lei de Hooke, o qual comprovouque a força é diretamente proporcional à deformação produzida pela mola.
3. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Para determinar a deformação da mola, foi colocado na ponta da mola um porta-massa e este sistema (mola + porta-massa) foi colocado pendurado em uma haste que havia uma régua afixada, utilizada para realizar as medições (fig 1). A posição inicial foi determinada pelo tamanho damola somada ao tamanho do porta-massa, desprezando assim a massa do porta-massa, realizando os experimentos com 10 tipos de massas diferentes em cada.
fig 1
Para alcançar o objetivo, os seguintes passos foram adotados:
1ª) Observar o comportamento (deformação) de duas molas distintas, separadamente, com dez diferentes massas (TAB I) e gerarmos os gráficos (fig3) e (fig 4) .
2ª) Observar o comportamento das mesmas molas colocadas agora em série com dez diferentes massas (TAB II) e gerarmos o gráfico (fig 5).
3ª) Observar o comportamento das mesmas molas colocadas em paralelo (fig 2) com dez diferentes massas (TAB III) e gerarmos o gráfico (fig 6).
4ª) Análise dos gráficos e obtenção de equações que melhor representem seus pontos.fig 2
4. RESULTADOS
4.1 Primeira experiência
Após a coleta dos dados do primeiro experimento, definidos pelas dez medições das deformações das molas 1 e 2 , apresentadas na tabela (TAB I) abaixo, devido ao peso utilizado (p = mg), denominado pelo produto da massa utilizada m com a gravidade local g dada por g = 9,77 [pic] 0,07 m/s2 , gerou então as relações da tabela abaixo e...
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