LABORATÓRIO
DE
FÍSICA
Ensino Médio
Profs. Beth e Reinaldo / Monitora: Monaliza
Data: ____ / ____ / ____
1ª Série ____
17/2014 – ESTUDO DA MOLA – LEI DE HOOKE
Mesa:_____
Nome: _____________________________________________________________________Nº ________
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1. Objetivo – Determinação da Constante Elástica de duas molas.
2. Material – Molas, massas, régua, suporte, porta-pesos, papel milimetrado.
3. Introdução teórica – Quando penduramos uma massa qualquer numa mola suspensa, ela
estica devido ao peso do objeto pendurado. Devemos esperar que o aumento do peso do
objeto pendurado implique em um aumento da deformação da mola, isto é, que ela “estique”
mais.
O que vamos trabalhar com a experiência de hoje é a equação que relaciona a força (F)
que o objeto faz na mola com a deformação (x) que ela sofre. Tal equação é conhecida como
“Lei de Hooke” (Robert Hooke, físico inglês que viveu entre 1635 e 1703).
4. Procedimento – Posicione a parte inferior do porta-pesos no zero da régua, que já está presa
no suporte.
Vamos comparar o comportamento de duas molas diferentes. Para isso preencha as
tabelas abaixo para cada uma das molas.
Coloque as massas no porta-pesos e anote, para cada valor tabelado, a deformação (x) da
mola. Observe que a deformação da mola é o quanto a mola “estica” em relação ao seu
tamanho original para cada conjunto de massas.
MOLA 1
Peso (gf)
Deformação(cm)
0
50
100
150
200
250
300
350
0,0
2,8
6,0
9,0
12,0
15,0
18,0
21,0
0
50
100
150
200
250
300
350
0,0
1,0
2,1
3,5
4,8
6,0
7,4
8,5
MOLA 2
Peso (gf)
Deformação(cm)
Agora construa no papel milimetrado os GRÁFICOS da mola 1 e da mola 2 (reta média) no
mesmo sistema de eixos, lançando os valores da deformação no eixo horizontal (x) e os valores
dos pesos no eixo vertical (y). O gráfico será anexado a este relatório no momento da entrega.
5. Conclusão – Responda às questões abaixo, considerando que 100 gf = 1 N.
a) Quantas moedas de peso 1,0 gf são necessárias para formar um peso de 1,0 kgf? 1000
b) Quantas moedas de peso 1,0 N são necessárias para formar um peso de 1,0 Kgf? 10
c) Calcule e INDIQUE NO PRÓPRIO GRÁFICO a inclinação das retas que você construiu. Indique
o triângulo auxiliar utilizado.
d) A Constante Elástica (K) de uma mola é uma medida de “dureza” da mola. Portanto,
K expressa a quantidade de força necessária (gf, kgf ou N) para que a mola se deforme de uma
unidade de comprimento (mm, cm ou m).
A partir do seu gráfico, qual é, em gf/cm, o valor da Constante Elástica (K) das molas que você
utilizou na experiência?
Constante Elástica da Mola 1 (K1) = 40 gf/cm
Constante Elástica da Mola 2 (K2) = 16 gf/cm
e) A partir do resultado calculado acima, quantos gf seriam necessários para que cada mola do
nosso experimento se deformasse de 14,5 cm?
Mola 1
F = K.x
F = 16.14,5
F = 232 gf
Mola 2
F = K.x
F = 40 . 14,5
F = 580 gf
F1 = 2,3.10² gf
F2 = 5,8.10² gf
f) A partir do nosso experimento, qual das molas tem a maior Constante Elástica (K)? Qual é mais
“dura”? Justifique fisicamente.
A mola 2 possui maior K, por isso é mais dura. É necessário aplicar uma força maior a ela para
provocar uma mesma deformação que em uma mola mais mole.
g) Chamando de “F” a força aplicada na mola, de “x” a deformação por ela sofrida (o quanto ela
estica), e de “K” a Constante Elástica da mola, escreva uma equação que relacione F, K e x.
Essa é a equação da Lei de Hooke.
Equação: F = K . x
Exercícios Teóricos:
h) Um corpo de 10,6 kg é pendurado numa mola de Constante Elástica 2351,6 N/m. Calcule a
deformação sofrida pela mola (utilize a equação que você escreveu na questão anterior).
F=K.x
P = m . g = 10,6 . 10 = 106 N
Fel = P
K . x = 106
2351,6 / 106 = x
X = 0,045 m
Deformação (x) = 0,045 m
i) Uma mola se deforma de 25,34 cm quando nela é pendurado um pacote de 1,0 kg do feijão
Tabajara. Qual é o valor da Constante Elástica da mola em gf/cm? E em N/m?
F=K.x
1000 = K . 25,34
K = 39,46 gf/cm
F=K.x
10 = K . 0,2534
K = 39,46 gf/cm
Constante Elástica (K) = 39,46 gf/cm
39,46 N/m
A partir desses dois valores o que se pode concluir?
As duas unidades são equivalentes
j) Uma mola A tem Constante Elástica 97,7 kgf/m, enquanto uma outra mola B, tem Constante
Elástica de 142,6 kgf/m. Um pacote de arroz Tonho, quando pendurado na mola A, causa nela
uma deformação de 19,4 cm. Qual o valor da deformação que o mesmo pacote de arroz provocará
se for pendurado na mola B?
1º) Encontrar o peso do pacote
FA = KA.xA = 97,7.0,194 = 19,0Kgf
2º) Encontrar deformação de B
FB = KB.xB
xB = 19,0/142,0 = 0,133m
Deformação (x) = 0,133m
l) Talvez você não saiba, mas as molas, assim como os amortecedores, são elementos da
suspensão dos automóveis. Os automóveis utilitários, como as pick-ups, são projetados para levar
muita carga e por isso têm molas traseiras diferentes das dianteiras. Qual delas, traseira ou
dianteira, você acredita que tenha um maior valor de Constante Elástica? Justifique!
Na parte traseira ficam as molas mais duras pois é lá que se carrega mais peso. Atrás mais força
é exercida, por isso a constante precisa ser maior, a mola precisa ser mais dura.