CÂMPUS: Rio do Sul
LABORATÓRIO DE PRÁTICAS PEDAGÓGICAS
RELATÓRIO DE ATIVIDADE
Curso: Licenciatura em Física
Disciplina: Física 2
Turma: 2013.2
Professor: Bruno
Data:
Tema da aula: Dinâmica
Conteúdos relacionados: Lei de Hooke e a 3ª Lei de Newton
Objetivos:

Determinar a constante elástica de diferentes molas e da constante elástica efetiva de associações de molas
em série e paralelo.
Metodologia utilizada/descrição das atividades (anexar modelos):
Em anexo.
Avaliação/autoavaliação:
A atividade funcionou como esperado e os alunos tiveram bom desempenho.
Anexos:
Abaixo
Bibliografia sugerida: Física 1 (Halliday, Resnick) 4ªed.
Curso – Física-Licenciatura
Disciplina – Física II – Mecânica (2ª fase)
Professores – Otávio Bocheco e Bruno Leal Dias
Semestre
2013-2
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Lei de Hooke e a 3ªLei de Newton
Material:

Molas, gancho lastro, massas acopláveis, suporte universal.
1 – OBJETIVO:

Determinar a constante elástica de diferentes molas e da constante elástica efetiva de associações de molas
em série e paralelo.
2 – INTRODUÇÃO TEÓRICA
Consideremos a figura a seguir em que uma mola, de massa desprezível tem uma de suas extremidades fixas. O
comprimento da mola na situação A é seu comprimento natural
Na situação B, uma força
. Portanto a mola não está deformada.
foi aplicada à extremidade livre da mola, provocando nela uma deformação (alongamento)
.
Na situação C,
foi suprimida e a mola recobrou seu comprimento natural
.
Figura 1 – Em (A) a mola se encontra com seu comprimento natural . Em (B) a mola está sofrendo a ação de uma força F com uma respectiva
deformação . Em (C) a força deixa de atuar e o comprimento da mola volta a ser .
Pelo fato de a mola ter recobrado seu comprimento natural depois de cessada a ação da força, dizemos que ela
experimentou uma deformação elástica. Em seus estudos sobre deformações elásticas, Robert Hooke chegou à
seguinte conclusão que ficou conhecida por Lei de Hooke:
’’Em regime elástico, a deformação sofrida por uma mola é diretamente proporcional à intensidade da força que a
provoca’’
A expressão matemática da lei de Hooke é dada a seguir:
Em que
é a intensidade da força deformadora,
A constante de proporcionalidade
mola. A constante
é a deformação e
é a constante de proporcionalidade.
é uma característica da mola considerada, depende do material e da geometria da
comumente chamada de constante elástica tem como unidade no SI o N/m.
É evidente que cada mola poderá suportar até uma determinada intensidade de força deformante. Para valores de força
07/11/2013
acima deste limite, a mola sofrerá uma deformação permanente, isto é, cessada a ação da força deformante, a mola
não retornará mais ao seu comprimento inicial.
3 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Parte 1
i.
Com o gancho lastro (gancho + massa pequena) posicionado no suporte e conectado à mola A, anote a posição da massa pequena com o auxílio de uma trena. Meça essa distância a partir do prego que sustenta a mola.
Use como referência a horizontal que coincide com a base da massa pequena. Considere esse valor como
sendo o comprimento natural da mola
ii.
. Arbitraremos o zero de deformação para esta situação.
Acrescente uma massa (cada massa adicional peso de
da extremidade da mola esticada. Calcule
ça entre a posição final menos a inicial
iii.
) ao gancho lastro e anote a nova posição vertical
(a deformação sofrida) que, conforme a
, é a diferen-
.
Acrescente outras massas, uma de cada vez, completando a tabela a seguir:
Tabela 1 – Medidas das deformações sofridas pela mola A para diferentes forças aplicadas.
Parte 2
i.
Repita o procedimento anterior descrito na parte 1 utilizando a mola B.
Tabela 2 – Medidas das deformações sofridas pela mola B para diferentes forças aplicadas.
Parte 3
i.
Novamente, repita o procedimento para uma associação de 2 molas tipo A em paralelo preenchendo a tabela
3.
Tabela 3 – Relação entre deformação e força aplicada para 2 molas em paralelo.
Parte 4
i.
Novamente, repita o procedimento para uma associação de 2 molas tipo A em série preenchendo a
.
Tabela 4 – Relação entre deformação e força aplicada para 2 molas em série.
4 – QUESTIONÁRIO
4.1 – Utilizando os dados da
, trace o gráfico força deformante
aplicação de um ponto do gráfico na
4.2 – Utilizando os dados da
, o valor da constante elástica
, faça o gráfico força deformante
aplicação de um ponto do gráfico na
4.3 – Utilizando os dados da
, faça o gráfico força deformante
da mola A.
aplicação de um ponto do gráfico na
. Obtenha, a partir da
da mola B.
versus a deformação
, o valor da constante elástica efetiva
, faça o gráfico força deformante
. Obtenha, a partir da
versus a deformação
, o valor da constante elástica
aplicação de um ponto do gráfico na
4.4 – Utilizando os dados da
versus a deformação
. Obtenha, a partir da
.
versus a deformação
, o valor da constante elástica efetiva
. Obtenha, a partir da
.
4.5 – A forma do gráfico nos itens anteriores era esperada? Em outras palavras, qual é a relação matemática entre a
força e o deslocamento?
4.6 – Comente fisicamente as diferenças dos gráficos das questões 4.1, 4.3 e 4.4 em termos das inclinações das retas
traçadas.
4.7 – Segundo o observado e analisado até o momento, como você justificaria, a presença do sinal negativo na
expressão
? Dica: Compare a notação utilizada na expressão anterior com a da expressão da
.
4.8 – Utilizando os valores obtidos nas questões 4.1 e 4.2 para as constantes elásticas
e
das molas A e B
respectivamente, calcule teoricamente (sem fazer medidas ou gráfico) qual seria a constante elástica efetiva de uma
associação em paralelo dessas duas molas?
4.9 – Utilizando os valores obtidos nas questões 4.1 e 4.2 para as constantes elásticas
e
das molas A e B
respectivamente, calcule teoricamente (sem fazer medidas ou gráfico) qual seria a constante elástica efetiva de uma
associação em série dessas duas molas?
4.10 – Quando colocarmos um bloco no gancho lastro sustentado pela mola e puxamos até uma posição abaixo da
posição de equilíbrio e soltamos subitamente o bloco, o sistema realiza um movimento oscilante. Como você justifica o
fato de o bloco não ter parado na posição de equilíbrio?