Figura 10.1: Massa m pressa à extremidade de uma mola.
Figura 10.2: Forças que agem sobre a massa m.
Prática 10: A Lei de Hooke
10.1
Objetivo
Construção de um dinamômetro.
10.2
Introdução
Quando penduramos uma massa m na extremidade livre de uma mola, que tem a outra extremidade fixa, como na figura 10.1, que forças agem sobre m?
Se m está em equilı́brio, pela segunda lei de Newton, a resultante das forças que agem sobre ela deve
ser nula. Sabemos que a Terra atrai m para o seu centro (e pela terceira lei de Newton, m atrai a Terra
para si). Para que m permaneça em equilı́brio é necessário então que haja uma força contrária à força
gravitacional mas com a mesma intensidade. Esta é a força elástica da mola.
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Obs.: Na figura 10.2, F~el e P~ agem no mesmo corpo de massa m e, embora tenham mesma intensidade
e direção e sentidos opostos, não constituem um par ação-reação. Explique por quê.
Uma mola pode ser usada como um ótimo instrumento de medida de força. Na verdade, a maior
parte das balanças (que medem a força peso e a converte em massa) se utilizam de sistemas de molas.
No exemplo da figura anterior, vemos que quanto maior for P~ maior terá que ser F~ para que o corpo
permaneça em equilı́brio. Da nossa experiência com molas sabemos que, quanto maior for P~ , maior
será o alongamento da mola. Logo, a força elástica F~el deve ser proporcional ao deslocamento ∆x
(alongamento da mola em relação à sua posição de equilı́brio quando não distendida). Mas nem toda
mola terá um mesmo alongamento quando submetida a uma mesma força. Essa diferença é devida a
diferentes graus de elasticidade das molas. Veremos a seguir como determinar o grau de elasticidade de
uma mola.
10.3
Procedimento
1. Monte o esquema da figura 10.1, sem a massa m.
2. Determine o comprimento inicial L0 da mola.
3. Pendure uma massa conhecida na extremidade livre da mola e anote a sua deformação (L − L0 ).
4. Repita o experimento para diferentes massas.
5. Construa um gráfico de força aplicada (pesos), no eixo das ordenadas, versus deformação (∆L),
no eixo das abscissas.
10.4
Análise e questões
1. Qual é a forma da lei de força elástica? Observe o gráfico e obtenha a função que descreve P em
termos de ∆L.
2. Se um objeto é capaz de esticar sua mola, ao ser pendurado nela, em 6 cm, qual é o seu peso? E
sua massa?
3. Como você transformaria uma mola num dinamômetro (instrumento que mede forças) e numa
balança (instrumento que mede massas)?
4. O que significa calibrar uma mola?
Obs.: Identifique esta mola e guarde o valor de sua constante elástica, pois você precisará desta
informação em outras experiências.
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