04 - LEI DE HOOKE

LeideHooke

Quan Quando doum uma“ a“mo mola laid idea eal” l”ésu ésubm bmet etid idaa aaum umad adef efor orma maçã ção( o(di dist sten ensã sãoo oou u compressão),umaforçaelásticarestauradoraégeradadeacordocomaleide Hooke:

!

alonga game ment nto o ou !x é o alon

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(1)

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encu encurta rtame ment nto o da mola mola e ! é chamad chamada a de consta constante nte

elásticadamola.Seuvaloréumacaracterísticadamola. Nap Naprá ráti tica ca,u ,uma ma“ “mo mola lare real al” ”ob obed edec ece ea ale leid ide eHo Hook oke eat atéu éum mce certo rtov val alor ord de e deformação que chamamos de limite elástico. A partir deste valor, a deformaçãodamolasetornapermanente. Podemosusarofatodaforçarestauradoradeumamolaserproporcional asuadeformaçãoparamedirforça asuadeformaçãoparamedirforçasemsituaçõe semsituaçõesestátic sestáticas.Umdinamôm as.Umdinamômetro, etro, portan portanto, to, nada nada mais mais é do que uma mola mola com suas suas deform deformaçõ ações es “calib “calibrad radas” as” paraumaescaladeforças.Umdinamômetropodeser“calibrado”utilizandoo arranjoapresentadonaFigura1. ComoasmassasnaFigura1estãoemrepouso,entãoosistemaestá emequilíbrio,etêm-se:

!

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(2)

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(3)

Portanto: !

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!

De acordo rdo com a Equação 5.3, se fizermos um gráfico em papel milime milimetra trado do do Peso Peso versus versus

!x,

deve devere remo mos s obte obter r uma uma reta reta cujo cujo coef coefic icie ient nte e

angularéaconstanteelásticadamola.

 ApostiladeLaboratóriodeFísicaA–2013/2  AnaF.Maia,EdvaldoA.deSouzaJr.,MarceloA.Macedo,MárciaR.P.Attie,MárioE  AnaF.Maia,EdvaldoA.deSouzaJr.,Ma rceloA.Macedo,MárciaR.P.Attie,MárioE.G.Valério .G.Valério

 DepartamentodeFísica,UniversidadeFederaldeSergipe 

1

FimdoLimiteElástico

x0 x1 x2

 !x1

e

 !x2  !x3

m1

x3

m2  !x4

m3

x4

m4 Figura1:Esquemadoarranjopara“calibrar”umamolacomodinamômetro.

O objetivo principal desta experiência é proporcionar aos alunos uma melhorcompreensãodaleideHooke,pormeiodaconstruçãoecalibraçãode dois “dinamômetros” rudimentares.

O aluno aprenderá a determinar a

constanteelásticadeumamolautilizandoumarranjoexperimentalsimples.

Osmateriaisnecessáriospararealizaçãodesteexperimentosão: !

2molascomumaoumaiscaracterísticasdiferentes:material,diâmetrodo

fiooudiâmetrodoenrolamento !

Suporteparamolacomtripéeescalagraduada

!

Suporteaferidoparamassas

!

Conjuntodemassasaferidas

AFigura2apresentaumailustraçãodoarranjoexperimentalutilizado.

 ApostiladeLaboratóriodeFísicaA–2013/2  AnaF.Maia,EdvaldoA.deSouzaJr.,MarceloA.Macedo,MárciaR.P.Attie,MárioE.G.Valério DepartamentodeFísica,UniversidadeFederaldeSergipe 

2

Mola

Tripé com escala graduada

Porta-pesosaferido

Conjuntodepesosaferidos

Figura2:Esquemadoaparatoexperimental.

RoteiroExperimental: i.

Coloque uma mola suspensa e, sem nenhuma força externa aplicada, determineposiçãodaextremidadedamola,definidacomoaorigem(x0);

ii.

Pendureoporta-pesos,cujamassadeveserconhecida,eanoteovalor dexcorrespondenteàdeformaçãodamola;

iii.

Retireoporta-pesoserefaçaamedidaiimais2vezes;

iv.

Complete a tabela medindo as deformações causadas por outros 7 valores diferentes de massa, colocadas no porta-pesos, tomando o cuidadodemedir3vezesemcadacasoedenãoultrapassarolimite elásticodamola,paranãodeformá-lapermanentemente;

v.

 Aoretirarasmassas,observeseaposiçãodaextremidadedamolasem deformação,ouseja,x0,sofreualgumavariação;

vi.

Repitaosprocedimentosanterioresparaasegundamola.



 Assimcomofoiditoparanaexperiênciaanterior, éfundamentalqueos alunos analisem os dados durante a realização do experimento, buscando identificarecorrigirpossíveiserrosnasmedidas.Estarecomendaçãoéválida paratodososexperimentos aseremrealizados.

 ApostiladeLaboratóriodeFísicaA–2013/2  AnaF.Maia,EdvaldoA.deSouzaJr.,MarceloA.Macedo,MárciaR.P.Attie,MárioE.G.Valério DepartamentodeFísica,UniversidadeFederaldeSergipe 

3

Tabela1:DadoscoletadosnaexperiênciadeleideHooke.    *

      "

   #     1    %     1    '    @     C    B    $    #    F

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6     .6    .6    .6    .6    .6    .6    .6    .6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6    7    7    7    7    7    7    7    7 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6     +6    +6    +6    +6    +6    +6    +6    +6

   *

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   #     1    %     1    '    @     C    B    $    #    F

   *     .

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6     .6    .6    .6    .6    .6    .6    .6    .6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6    7    7    7    7    7    7    7    7 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6     +6    +6    +6    +6    +6    +6    +6    +6

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    +

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 ApostiladeLaboratóriodeFísicaA–2013/2  AnaF.Maia,EdvaldoA.deSouzaJr.,MarceloA.Macedo,MárciaR.P.Attie,MárioE.G.Valério DepartamentodeFísica,UniversidadeFederaldeSergipe 

4

1.  Apartirdosdadosobtidos,construaumgráficoda forçapesoemfunção daelongaçãoparacadaumadasmolasavaliadas.Utilize,paratanto,o valor

de

!

!

! !" ! !

!

!

(valor

da

aceleração

da

gravidade

a

aproximadamente 6o de latitude sul). Qual é o comportamento do gráfico?PodemosafirmarqueasmolasobedecemàleideHooke?Por quê? 2. Discuta as razões da diferença encontrada entre os valores das constanteselásticasdasduasmolas. 3. Determineovalordocoeficienteangulardaretaajustadae,apartirdele, determineaconstanteelásticadecadamola. 4. Qualéosignificadofísicodaconstanteelásticadeumamola?Oqueela indica? 5. Quais asdificuldades encontradasna execução doexperimento? Como seráqueestasdificuldadesafetaramosdadosobtidos? 6. Houvedeformaçõespermanentesnamola?

 ApostiladeLaboratóriodeFísicaA–2013/2  AnaF.Maia,EdvaldoA.deSouzaJr.,MarceloA.Macedo,MárciaR.P.Attie,MárioE.G.Valério DepartamentodeFísica,UniversidadeFederaldeSergipe 

5