Lei de Hooke

LABORATÓRIO DE FÍSICA APLICADA A AUTOMAÇÃO
Experiência 06/2007
Lei de Hooke
Objetivos:
• Perceber que todos os corpos possuem elasticidade.
• Verificar a relação entre força aplicada e força elástica;
• Descrever graficamente a relação entre elongação e força aplicada a uma
mola;
• Determinar graficamente e algebricamente a constante elástica de uma mola e
da associação de molas em série e em paralelo.
• Definir a Lei de Hooke.
Introdução:
Quando uma mola helicoidal é submetida a uma força de tração ou
compressão (F), ela sofre uma deformação Δx, proporcional à intensidade da força
aplicada. Esta relação é definida pela Lei de Hooke.
F = k Δx
Onde k é a constante de proporcionalidade denominada constante elástica da
mola. A força elástica é uma força restauradora que atua no sentido oposto ao do
deslocamento (Δx) da extremidade da mola e restabelece o seu comprimento inicial.
Evidentemente cada mola pode suportar certa intensidade de força
deformante, sendo observado que para valores acima deste limite a mesma se deformará
permanentemente, isto é, cessada a ação da força, a mola não retornará ao seu
comprimento inicial.
A constante elástica depende do material e das características geométricas da
mola. Neste sentido, pode-se demonstrar que:
4
μ d
k =
8 ND
Nesta expressão podemos identificar as seguintes grandezas:
d = diâmetro do fio.
D = diâmetro interno da espira.
N = número de espiras que formam a mola.
μ = módulo de rigidez, cisalhamento ou torção do material.
Neste experimento iremos estudar a lei de Hooke que é evidentemente
estabelecida dentro do limite de elasticidade dos corpos.
3

Material Utilizado
• Tripé com sapatas niveladoras;
• 3 molas helicoidais;
• Régua;
• Dinamômetro de 1 N;
• Porta massores;
• Massore de 50 g;
• Suporte fixo para associação de molas;
• Suporte móvel para associação de
molas em paralelo.
Procedimento Experimental:
1. Desenvolva e execute um procedimento experimental que permita determinar a
constante elástica de duas das três molas fornecidas (e conseqüentemente a lei de
Hooke), para aplicação de no mínimo cinco forças diferentes pelos métodos:
a. Calculo do Valor Mais Provável (VMPk);
b. Através de Gráfico em papel milimetrado. Lembre-se: neste caso a
variável independente é o Δx e, portanto, o gráfico é F x Δx (F em função
de delta x (ou deslocamento/deformaçã/elongação).
2. Desenvolva o mesmo experimento do item 1 associando as molas escolhidas em
série.
3. Idem ao procedimento 2 para associação das molas em paralelo.
Questões:
1) Caso você fizesse a associação de três molas em série, qual seria o valor
esperado para ksérie?
2) Se lhe fornecessem 2 molas k1 e k2 conhecidos, como você calcularia a constante
elástica resultante kSérie do sistema com as duas molas conectadas em série?
Como?
3) Caso lhe fornecessem 2 molas k1 e k2 conhecidos, como você calcularia a
constante elástica resultante kparalelo do sistema com as duas molas conectadas em
paralelo? Como?