Medidas de força

Páginas: 18 (4484 palavras) Publicado: 22 de outubro de 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC – UFABC

EXPERIMENTO:
MEDIDAS DE FORÇA

SANTO ANDRÉ
2010

2

SUMÁRIO

Resumo

3

1 Introdução

4

2 Objetivo

7

3 Metodologia

8

4 Resultados e discussão

13

5 Questões

21

6 Conclusões

29

7 Anexos

30

8 Bibliografia

35

3

RESUMO

Neste experimento realizaram-se medidas de força e efetuou o cálculo
daconstante elástica de algumas molas, também em tração quanto em
compressão. Para isso, foram utilizadas 3 metodologias, uma utilizando a
compressão de uma mola, outra utilizando um dinamômetro digital e outra as
equações do movimento harmônico simples massa-mola.
O experimento foi divido em nas seguintes etapas:
1) Determinar a constante de mola de compressão, utilizando-se
uma escala graduada ediversas massas;
2) Determinar a constante de mola de tração, utilizando-se um
dinamômetro e um paquímetro;
3) Determinar a constante de mola de tração, utilizando-se as
equações do movimento harmônico simples.

4

1

INTRODUÇÃO
É impossível falar de constante elástica sem falar de Robert Hooke, um

importante cientista do século XVII que juntamente com Newton e outros
cientistarevolucionaram a ciência, ele foi o primeiro a realizar experimentos
sobre a elasticidade dos sólidos utilizando molas metálicas e barras de madeira
aplicando forças sobre a mola e medindo as deformações produzidas. O
experimento apresentado neste relatório é uma reprodução do que poderia ter
sido naquela época, mas com a diferença de que utilizaremos medidores
digitais modernos como odinamômetro no qual se utiliza o mesmo princípio
para sua construção.
A força aplicada aos corpos pode ser classificada como força de ação à
distância (atração gravitacional) e força de contato (força de atrito e força
normal), ela tem a capacidade de mover um objeto ou parar um objeto já em
movimento, sua grandeza é vetorial e pode ser definida utilizando a segunda lei
de Newton (1) ou utilizando aequação de Hooke (2), onde K é constante da
mola e x é o deslocamento da mola.

F  m.a

(1)

F   k .x

(2)

Nesse experimento Hooke anotou os dados usando as suas precisões e
montou um gráfico de força aplicada versus deslocamento e notou que o
comportamento do gráfico era linear, isto é, à medida que a força diminuía a
mola retornava em seu tamanho inicial. Em 1679, após váriasdiscussões com
Christopher Wren, professor astrônomo e arquiteto do Gresham College o
mesmo de Hooke, publicou a famosa sentença, “ut tensio sic vis”, ou seja, a
deformação é proporcional à força aplicada.

5

Figura 1: Montagem do experimento de Hooke sobre elasticidade dos sólidos.

Após 100 anos da descoberta o cientista inglês Thomas Young exprimiu
a questão em termos de tensão (σ) eextensão (ε) e módulo da elasticidade
(Е), no qual define a rigidez de um corpo.
σ = Е.ε

( 3)

Neste sistema de massa-mola quando não aplicada nenhuma força ela
estará em equilíbrio, seguindo a primeira lei de Newton, após afastarmos a
massa do seu ponto de equilíbrio a força restauradora aumentará conforme
tiver mais distante do seu ponto de equilíbrio isso caracteriza o MovimentoHarmônico Simples - MHS.
Sabendo que a força aplicada é igual à força restauradora que tem
caráter elástico, a velocidade do móvel decai quando a massa chega na
posição A, pois essa tem sentido oposto ao da força aplicada, assim podemos
igualar a equação 1 à 2.

ma + kX = 0

(4)

6

Figura 2: Movimento sistema massa mola.

O movimento harmônico simples a massa se desloca num movimentode
ida e volta no qual pode chamar de período, a equação que representa esse
movimento é a do seno e cosseno.
A energia mecânica total desse sistema oscilante é dada pela soma da
energia potencial com a energia cinética em um ponto qualquer da trajetória.
E = mv2/2 + kx2/2 = kXmax2/2

(5)

A energia cinética é aquela que um corpo adquire movimento
dependendo então da massa e da...
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