UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA
CURSO DE FÏSICA
LABORATÓRIO DE MECÂNICA
TRABALHO E ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA
OBJETIVO
1. Esta experiência tem por objetivo a comprovação de que o trabalho realizado por
uma força variável que atua sobre uma mola é igual à variação da energia potencial elástica.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A força possui duas características
A
fundamentais em Física: ela é capaz de acelerar um
corpo ou deformar um corpo elástico.
Quando aplicamos uma força F em uma
mola ela se deforma. A figura mostra um corpo de
X
massa m preso, a uma mola de constante K.
Inicialmente o corpo está na posição A.
Quando aplicamos uma força F1 para levar o corpo
para a posição B aparece uma força F2 , cuja função
F1
B
F2
é estabelecer o equilíbrio do sistema. Daí o nome de
força restauradora.
Você já sabe que para deformar uma mola de uma elongação X, é necessário um
K .x 22 K .x12
trabalho que é dado por: W = ∆E p =
−
, onde ∆E p = variação da energia potencial
2
2
elástica.
Suponhamos que F tenha variado de zero a x, de acordo com o gráfico abaixo. O
trabalho realizado para esticar a mola é: W = ∫ F.dx. Lembrando que a Lei de Hooke é dada por
F = K.x , vem:
F
X
W=
∫ K .xdx =
0
K .x 2
2
que é a área sob o gráfico ao lado.
θ
0
MECÂNICA – TRABALHO E ENERGIA ELÁSTICA
x
1
Se desejarmos conhecer o trabalho entre x1 e x2 ,
quaisquer teremos:
F
K .x 22 K .x12
W = ∫ K .xdx =
−
2
2
X1
X2
o que mostra que o trabalho realizado para deformar
uma mola é igual à variação da energia potencial
elástica. É isto que você vai comprovar agora.
0
x1
x2
x
MATERIAL NECESSÁRIO
• 01 Pedaço de tábua
• 01 Mola
• 01 Dinamômetro de 2N
• Papel milimetrado
• 01 prego
MONTAGEM
A montagem está esquematizada na figura abaixo.
prego
prego
K
dinamômetro
PROCEDIMENTO
1. Prenda a mola na tábua com auxílio de um prego;
2. Prenda também uma folha de papel milimetrado por baixo da mola;
3. Puxe lentamente a mola lendo a força F e a correspondente deformação X. Preencha a tabela
abaixo.
F(N)
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
X(m)
• NOTA: Não puxe o dinamômetro mais do que 2N
porque pode danificar.
MECÂNICA – TRABALHO E ENERGIA ELÁSTICA
2
TAREFAS
1. Com os dados da tabela construa o gráfico F em função de X, em papel milimetrado.
2. Determine a constante K da mola; K = ____________________
3. Calcule o trabalho total W para deformar a mola através da área sob o gráfico;
W = _____________________
4. Calcule também a variação de energia potencial elástica; ∆Ep = __________
5. Compare os valores achados nos itens 3 e 4.
6. Escolha no gráfico dois pontos x1 e x2 e calcule o trabalho W nesse intervalo;
W = ________________________
7. Calcule também ∆Ep nesse intervalo; ∆Ep = ___________________
8. Compare entre si os valores achados nos itens 6 e 7 e tire uma conclusão da experiência.
MECÂNICA – TRABALHO E ENERGIA ELÁSTICA
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