Lei de Hooke2. ObjetivosAprofundar os estudos da Lei de Hooke e calcular as constantes elsticas das molas individual e associadas utilizadas no experimento atravs da determinao do coeficiente entre a fora aplicada mola e seu alongamento.3. Materiais e mtodos

3.1. Mola individual3.1.1. Materiais e equipamentos 1 fixador plstico para pendurar mola;

1 trip;

1 rgua milimetrada de 400mm;

1 fixador de plstico com manpulo;

1 manpulo com cabea de plstico;

1 indicador de plstico esquerdo com fixao magntica;

1 indicador de plstico direito com fixao magntica;

1 mola conforme a Lei de Hooke;

4 massas aferidas de 50g com gancho;

1 haste fmea de 405mm;

1 haste macho de 405mm.

3.1.2. Procedimento experimentalMontou-se o equipamento conforme a Figura 1. Mediu-se o comprimento inicial da mola, L0. Anotou-se o valor obtido. Prendeu-se um peso de 0,50N na extremidade da mola, conforme a Figura 2. Mediu-se o comprimento final da mola e, novamente, anotou-se o valor obtido. Calculou-se a deformao sofrida pela mola. Retirou-se o peso de 0,5N e verificou-se se a mola voltou para a posio inicial. Acrescentaram-se novos pesos de 0,50N, para que se obtivesse 1,00N, 1,50N e 2,00N, e repetiu-se a seqncia. Calculou-se o valor de F/L (constante elstica da mola) para cada situao e, posteriormente, o valor mdio de F/L (em que F o peso colocado na mola e L a deformao sofrida por ela).

Figura 1. Montagem do equipamento para o experimento com a mola individual.

Figura 2. Como colocar o peso da extremidade da mola individual.3.2. Molas associadas em srie3.2.1. Materiais e equipamentos 1 fixador plstico para pendurar mola;

1 trip;

1 rgua milimetrada de 400mm;

1 fixador de plstico com manpulo;

1 manpulo com cabea de plstico;

1 indicador de plstico esquerdo com fixao magntica;

1 indicador de plstico direito com fixao magntica;

2 molas pequenas;

4 massas aferidas de 50g com gancho;

1 haste fmea de 405mm;

1 haste macho de 405mm.

3.2.2. Procedimento experimentalMontou-se o equipamento conforme a Figura 3. Mediu-se o comprimento inicial das molas, L0. Anotou-se o valor obtido. Prendeu-se um peso de 0,50N na extremidade das molas. Mediu-se o comprimento final das molas e, novamente, anotou-se o valor obtido. Calculou-se a deformao sofrida pelas molas. Retirou-se o peso de 0,5N e verificou-se se as molas voltaram para a posio inicial. Acrescentou-se um novo peso de 0,50N, para que se obtivesse 1,00N, e repetiu-se a seqncia. Calculou-se o valor de F/L (constante elstica da mola) para cada situao e, posteriormente, o valor mdio de F/L (em que F o peso colocado na mola e L a deformao sofrida por ela). Comparou-se o valor da constante elstica obtida nesse experimento com o valor obtido no primeiro experimento.

Figura 3. Como colocar o peso da extremidade das molas associadas em srie.3.3. Molas associadas em paralelo3.3.1. Materiais e equipamentos 1 fixador plstico para pendurar mola;

1 trip;

1 rgua milimetrada de 400mm;

1 fixador de plstico com manpulo;

1 manpulo com cabea de plstico;

1 indicador de plstico esquerdo com fixao magntica;

1 indicador de plstico direito com fixao magntica;

1 acessrio para associao de molas;

4 massas aferidas de 50g com gancho;

1 haste fmea de 405mm;

1 haste macho de 405mm.

3.3.2. Procedimento experimentalMontou-se o equipamento conforme a Figura 4. Mediu-se o comprimento inicial das molas, L0. Anotou-se o valor obtido. Prendeu-se um peso de 0,50N na extremidade das molas. Mediu-se o comprimento final das molas e, novamente, anotou-se o valor obtido. Calculou-se a deformao sofrida pelas molas. Retirou-se o peso de 0,5N e verificou-se se as molas voltaram para a posio inicial. Acrescentaram-se novos pesos de 0,50N, para que se obtivesse 1,00N e 2,00N, e repetiu-se a seqncia. Calculou-se o valor de F/L (constante elstica da mola) para cada situao e, posteriormente, o valor mdio de F/L (em que F o peso colocado na mola e L a deformao sofrida por ela). Comparou-se o valor da constante elstica obtida nesse experimento com o valor obtido no primeiro experimento.

Figura 4. Como colocar o peso da extremidade das molas associadas em paralelo.4. Resultados e discusso

4.1. Mola individual

Com a realizao desse experimento, foram alcanados os resultados mostrados na Tabela 1:

F(N)L0(m)Lf(m)L(m)F/L (N/m)Mdia (N/m)

10,500,0930,1650,0726,946,91

21,000,0930,2370,1446,94

31,500,0930,3110,2186,88

42,000,0930,3840,2916,87

Tabela 1. Resultados do experimento com a mola individual.Construindo um grfico de F em funo de L, obteve-se:

Figura 5. Grfico F x L construdo a partir dos resultados obtidos no experimento com a mola individual.

Partindo-se do grfico e comparando-se a expresso matemtica da Lei de Hooke, F = k (L L0), e a equao da reta y = ax + b, percebe-se que o coeficiente angular da reta, a, igual a k (constante elstica da mola) e que o coeficiente linear da reta, b, igual a kL0. Sendo assim, os coeficientes angular e linear da reta puderam ser calculados:

a = k = 6,91 (valor obtido na Tabela 1)b = kL0 = 0,64Como j dito, o coeficiente angular da reta representa a constante elstica da mola.Analisando novamente o grfico, percebeu-se que medida que F aumenta, L tambm aumenta, isto , F e L so diretamente proporcionais.Limite de elasticidade at onde um corpo ou objeto pode se esticar ou flexionar sem alterar o seu estado fsico inicial. Dessa forma, notou-se que a mola no ultrapassou o limite de elasticidade.A mola helicoidal um exemplo simples de um corpo material elstico, apresentando uma deformao L a partir de seu comprimento de equilbrio, quando sujeita a uma fora deformadora. A elongao (ou contrao) L da mola apresenta uma dependncia linear com a fora aplicada. A fora restauradora FR, exercida pela mola (que se ope fora externa F) proporcional sua deformao linear L.FR = k.L

Esta relao conhecida como a Lei de Hooke, sendo a constante de proporcionalidade k chamada de constante elstica da mola. Ou seja, a Lei de Hooke diz que "A intensidade da fora elstica (F) proporcional deformao L. Sendo assim, verificou-se que os resultados obtidos comprovam tal lei.4.2. Molas associadas em srie

Durante a realizao desse experimento, foram alcanados os resultados mostrados na Tabela 2:

F(N)L0(m)Lf(m)L(m)F/L (N/m)Mdia (N/m)

10,500,2300,3300,10054,94

21,000,2300,4350,2054,88

Tabela 2. Resultados do experimento com as molas associadas em srie.Comparando o valor da constante elstica mdia obtido nesse experimento com aquele obtido no primeiro, verifica-se que o desse experimento 28,5% menor que o do primeiro.4.3. Molas associadas em paralelo

Com a realizao desse experimento, foram alcanados os resultados mostrados na Tabela 3:F(N)L0(m)Lf(m)L(m)F/L (N/m)Mdia (N/m)

11,000,1200,1830,06315,8715,87

22,000,1200,2460,12615,87

Tabela 3. Resultados do experimento com as molas associadas em paralelo.Comparando o valor da constante elstica mdia obtido nesse experimento com aquele obtido no primeiro, verifica-se que o desse experimento 129,7% maior que o do primeiro.