Força Elástica

1. Introdução

- O físico inglês R. Hooke em 1660 através de observações do comportamento mecânico de uma mola, percebeu que quando um corpo está suspenso em uma extremidade de uma mola e quanto maior fosse o seu peso, onde a outra extremidade era presa a um suporte fixo, maior era a deforma sofrida pela mola.

Mas existem uma grande variedade de forças de interação, e que a caracterização de tais forças é, via de regra, um trabalho de caráter puramente experimental. Entre as forças de interação que figuram mais frequentemente nos processos que se desenvolvem ao nosso redor figuram as chamadas força elásticas, isto é, forças que são exercidas por sistema elásticas quando sofrem deformações.

2. Objetivos

2.1 Objetivo Geral

 - Através de atividade realizada em laboratório, este experimento tem por objetivo determinar a constante elástica a partir da análise de gráfico de dados experimentais. Prendendo uma mola no suporte com o porta peso e escolher um ponto de referência.

2.2 Objetivo Específico

- Encontrar uma função que represente um modelo físico. A partir de medidas feitas em laboratório.

3.3 Teoria

Um sistema massa-mola é constituindo por uma massa acoplada a uma mola que se encontra fixa a um suporte. A deformação da mola é proporcional à força aplicada para comprimir e/ou esticar a mola, ela pode ser elástica (persiste mesmo após a retirada das forças que a originaram) ou plásticas (desaparece com a retirada das forças que a originaram), à qual é dada pela Lei de Hooke; onde ∆L é a deformação da mola em relação à posição de equilíbrio (L = 0) e k é a constante elástica.

A Lei de Hooke é dada por F = k.∆L, que segundo o sistema internacional; F está em newtons (N), k está em newton/metro (N/m) e ∆L está em metros (m). No caso de uma massa suspensa em mola a força é realizada pela gravidade agindo sobre a massa. Na situação de equilíbrio, F=P, então tem-se; mg = k.L.

4. Experimental

4.1 Materiais utilizados

- Mola, suporte de 10g, régua milimetrada, pesos de massa de 50g

          

4.2 Procedimento

- Foram realizados os seguintes métodos:

1.      Prender uma mola na estrutura, com o suporte peso.

2.      Escolher um ponto de referência e anotar sua posição na régua vertical.

3.      Colocar no suporte, uma a uma, 5 pesos de 50g, anotando cada uma das novas posições.

5. Tratamento de dados

Medida	Posição X (metros)	∆L	Massa (kg)	Força peso (m.g)	Valor da constante elástica (N.m-1)
1	0,007m± 0,06	0,007m ± 0,01	0,010 kg ± 0,001	0,098 N	14 ± 3,2
2	0,031m±0,04	0,024m ± 0,01	0,059 kg ± 0,001	0,586 N	18,90 ± 1,6
3	0,058m± 0,01	0,027m ± 0,04	0,099 kg ± 0,001	0.975N	16,81 ± 0,4
4	0,088m± 0,01	0,030m ± 0,07	0,149 kg ± 0,001	1,462 N	16,61 ± 0,6
5	0,115m±0,04	0,027m ± 0,04	0,199 kg ± 0,001	1,950 N	19,95 ± 2,7
6	0,142m±0,06	0,027m ± 0,04	0,248 kg ± 0,001	2,438 N	17,16 ± 0,07

Valor médio < K > = 17,23 ± 1,4 (N.m-1)

F = k.∆L, sendo assim K = F/∆L

K1= 0,098 N/0,007m; K1 = 14 (N.m-1)

K2= 0,586 N/0,031m; k2= 18,90 (N.m-1)

K3= 0.975N/0,058m; k3= 16,81 (N.m-1)

K4= 1,462 N/0,088m; k4= 16,61 (N.m-1)

K5= 1,950 N/0,115m; k5= 19,95 (N.m-1)

K6= 2,438 N/ 0,142m; k6= 17,16 (N.m-1)

  

6. Conclusão

- Podemos observar que à medida que se colocando os pesos de 50 g, um de cada vez, verificou-se a existência de uma força que esticava a mola (Força Peso), e com a retirada do peso a posição voltava ao estado inicial, evidenciando outra força existente a força elástica, e que apesar da mudança dos pesos a constante da mola manteve-se com valores aproximados. É possível observar através dos cálculos que há erros nas medições por diversos fatores, a exemplo tem-se a precisão do equipamento utilizado na experiência, erros relacionados a observação e no manuseamento do material, entre outros.