UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA
CURSO DE FÍSICA
LABORATÓRIO DE MECÂNICA
LEI DE HOOKE
OBJETIVO
Determinar a constante elástica de uma mola a partir do gráfico “força × deformação”.
Construção e análise de gráficos.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Quando uma mola de aço está sob a ação de uma força ela sofre uma deformação x
proporcional à força aplicada F. A característica da mola é que cessada a força deformadora,
ela volta à condição inicial. A deformação da mola depende do tipo de material de que ela é
feita, do diâmetro das espiras, do diâmetro do fio, etc.
Representamos essa dependência pela constante elástica da mola ou rigidez k. Usando
a linguagem matemática expressamos o que foi dito pela função:
F= - kx (Lei de Hooke)
O sinal negativo informa que a direção da força é contrária a deformação.
O dinamômetro é um medidor de forças baseado na propriedade acima, o peixeiro o usa
para medida do peso do peixe, nos laboratórios serve para medida de forças, os lutadores de
boxe o utilizam para medida da força do soco, etc.
Abaixo apresentamos a análise do gráfico “força × deformação”, de uma mola que foi
elongada de x1 devido a ação da força F1. Consideramos o módulo da força F no gráfico abaixo.
a) Examinando o gráfico é fácil de verificar que:
Inclinação α =
F
F − F1
∆F
= 2
=k
∆x
x 2 − x1
Observe que os pontos x1 e x2 foram selecionados
entre os pontos interceptados pela reta ajuste.
F2
F1
α
0
x1
x2
x
b) A área sob o gráfico de F = f(x) representa o
trabalho total realizado sobre a mola;
Área =
F2 × x2
=W
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MATERIAL NECESSÁRIO
•
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01 tripé grande
01 barra de 1m
01 barra de 25cm
01 presilha para barras
MECÂNICA – LEI DE HOOKE
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•
•
01 mola e 01 elástico
01 régua de 1m com base
01 conjunto de pesos de 0,5N cada
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MONTAGEM
MOLA
A figura ao lado mostra como é feita a
montagem. Antes de realizar a experiência
você deve fazer um treinamento na suspensão
dos pesos, nas leituras, etc, para evitar erros.
PROCEDIMENTO
1. Posicione a mola de modo que o pequeno
anel inferior da mesma coincida com um traço
da régua. Nesta operação você deve olhar
para o anel e a régua horizontalmente; nunca
de baixo para cima ou de cima para baixo (erro
de paralaxe). Anote A posição de referência
RÉGUA
PESOS
X0 =______________________________
2. Suspenda na mola 12 pesos, um de cada vez e anote na tabela abaixo o valor do peso
suspenso F e a correspondente deformação X = X0 –Xleitura
3. Substituir a mola pelo elástico e repetir o procedimento (2).
F(N)
deformação Mola
X(m)
deformação elástico
X(m)
F/X
(mola)
F/X
(elástico)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
TAREFAS
a) Complete a tabela fazendo F/X e interprete o significado do valor médio desta razão em cada
caso. Qual a diferença?
b) Faça o gráfico força x deformação para a mola no papel milimetrado. Determine a inclinação
e a área abaixo deste gráfico com o número correto de algarismos significativos.
c) Faça o gráfico força x deformação para o elástico. Analise e compare com o da mola.
MECÂNICA – LEI DE HOOKE
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