Relatório física experimental 1 associação de molas

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Relatório física experimental 1 associação de molas

  1. 1. Faculdade Física Experimental I Associação de Molas Resumo: Quando um corpo sofre uma força de tração ou compressão, ele deforma-se. Se este corpo volta ao seu estado inicial, dizemos ser uma força elástica. Usamos um melhor exemplo com molas, sendo possível usa-las em série e em paralelo. I. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEORICA O experimento visa obtermos experimentalmente, pela lei de Hook, através do uso de molas e pesos, os valores de constante elástica teórica e experimental, comparando a associação de molas em série e em paralelo. Quando uma tensão (forças resultante na deformação de um sólido) é provocada no interior de um sólido pela aplicação de forças externas, uma variação física é produzida. Estas distorções relativas são chamadas deformações e podem ser de três tipos: Mudança no tamanho do corpo, mantendo a mesma forma. Mudança na forma mantendo o mesmo volume. Mudança de comprimento. K é uma constante de proporcionalidade característica da mola, chamada constante elástica da mola. Sua unidade no SI é Newton por metro (N/m). Quando um corpo está preso a uma mola deformada, a força de contato que a mola exerce nele chama-se força elástica. Pelo princípio da ação-reação, as forças trocadas entre o corpo e a mola são de mesma intensidade. Logo, a intensidade da força elástica será dada, de acordo com a lei de Hooke, por: Sendo k a constante elástica da mola e x sua deformação instantânea. A força elástica sobre um corpo pode estar orientada no sentido de puxar (mola esticada) ou de empurrar (mola comprimida). Nosso objetivo será determinar constante elástica na associação em série e em paralelo: Em série: Em paralelo: Dizemos que ao se aplicar a força sobre a mola há a realização de um trabalho. Este trabalho corresponde à energia transferida da pessoa para a mola. Trabalho é a medida da energia que é transferida para um corpo, em razão da aplicação de uma força ao longo de um deslocamento. Em Física, trabalho é normalmente representado por W(que vem do inglês work) ou mais usadamente a letra grega tau . No SI (Sistema Internacional de Unidades) o trabalho é dado em joule, que é representado pela letra (J). II. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO Materiais utilizados: Equipamento para suspensão de molas; Régua milimetrada; 3 molas ; 5 pesos. Andamento: 1° parte: Associação em série: Equipou-se as três molas uma na outra, logo se aplicou 5 pesos um a um; Mediu-se sua deformação(X) em cada peso atribuído; Calculou-se a constante elástica(K) teórica e experimental; Calculou-se o trabalho(W) realizado sobre as molas. 2° parte: Associação em paralelo:
  2. 2. Equipou-se as três molas uma paralela com a outra. Logo se aplicou nas molas 5 pesos, um a um; Mediu-se sua deformação(X) em cada peso atribuído; Calculou-se a constante elástica(K) teórica e experimental; Calculou-se o trabalho(W) realizado sobre as molas. Peso 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Valores de Força obtidos: Idem ao em série! Valor de = III. RESULTADOS OBTIDOS Elongação 0,021 0,042 0,063 0,084 0,105 = = 23,33 N/m Cada peso: 0,05 kg Constante elástica(K) da mola: 7,62 N/m Valor de = K.3 = 7,62x3 = 22,86 N/m Em série: Erro entre Peso 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Erro % = Elongação 0,190 0,380 0,570 0,760 0,950 .100 = 2% Trabalho realizado pela mola (w) Em série = = = 2,57 N/m Valor de = : Tabela geral de associação em Paralelo P m F X (Kg) (N) (m) (N/m) (N/m) 1 0,05 0,49 0,021 23,33 22,86 2 0,10 0,98 0,042 23,33 22,86 3 0,15 1,47 0,063 23,33 22,86 4 0,20 1,96 0,084 23,33 22,86 5 0,25 2,45 0,105 23,33 22,86 Valores de Força obtidos: Peso F=mg 0,05 F=0,05x9,8 = 0,49 N 0,10 F=0,10x9,8 = 0,98 N 0,15 F=0,15x9,8 = 1,47 N 0,20 F=0,20x9,8 = 1,96 N 0,25 F=0,25x9,8 = 2,45 N Valor de e = = 2,54 N/m Erro entre Erro% = e : 1,16% Tabela geral da associação em série: P m F X (Kg) (N) (N/m) (m) (N/m) 1 0,05 0,49 0,19 2,57 2,54 2 0,10 0,98 0,38 2,57 2,54 3 0,15 1,47 0,57 2,57 2,54 4 0,20 1,96 0,76 2,57 2,54 5 0,25 2,45 0,95 2,57 2,54 Em Paralelo: Erro (%) 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16 = = Em Paralelo = 1,11 J Erro (%) 2 2 2 2 2
  3. 3. associação, do valor de K experimental e K teórico, tornando a constante K para, todos os pesos iguais. Se tratando da comparação entre constante elástica teórica e constante elástica experimental, tivemos uma margem de erro de menos de dois por cento na associação em série e uma margem de dois por cento na associação em paralelo, isso se deve a influencia da resistência causada pelo ar. Na associação em paralelo, obtivemos a constante elástica muito superior a associação em série. Isto se explica facilmente, pois, quando colocamos a mola em paralelo, aumentamos a rigidez da mola. Porque na associação em série o valor de K fica reduzido, ou seja, a mola equivalente é menos rígida ou mais deformável. Colocando-as em paralelo aumentamos sua rigidez, tornando-a menos deformável. Sendo assim, a associação de molas em paralelo se torna mais eficaz e ocupa um espaço menor. Em relação ao trabalho realizado pela mola, que seria a força aplicada sobre as molas, vimos que a diferença maior foi na associação em série, com uma margem de quatro por cento de erro e em paralelo foi um erro de menos de dois por cento. O trabalho sobre as molas também sofre com a influencia do atrito com o ar. = = = 0,126 J Calculo da Area Em série: A= A= = 1,16 J Em Paralelo: A= A= VI. REFERÊNCIAS = 0,128 J Tabela geral de Trabalho(w) realizado pela mola: Associação Erro (J) (J) (%) W= A= Série Paralelo 1,11 0,126 1,16 0,128 4% 1,5% IV. COMENTÁRIOS SOBRE AS RELAÇÕES ENTRE TEORIA E RESULTADOS EXPERIMENTAIS Conclui-se através dos cálculos e experimentos realizados, que os resultados experimentais, tanto das constantes elásticas quanto do trabalho realizado pela mola, foram maiores, não tendo uma margem de erro muito grande, mas considerável. V. CONCLUSÃO Os valores de força para as duas associações, em série e em paralelo, foram iguais. Isto ocorreu pois os pesos usados para ambos, tinha a mesma massa, sendo 0,05 Kg cada um. O fato da massa dos pesos serem iguais, também influenciou nos resultados, para cada http://www.fisicaevestibular.com.br/mhs5. htm http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Hooke

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