Laboratório de Física

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1 Laboratório de Física Experimento 02: Força e Deslocamento Disciplina: Laboratório de Física Experimental I Professor: Turma: Data: / /20 Alunos: 1: 2: 3: 4: 5:

2 1/ Força e Deslocamento 1.1. Objetivos: Determinar as constantes elásticas de molas helicoidais através da Lei de Hooke; Determinar as constantes elásticas das associações de molas em paralelo e comparar com as previsões físicas, empregando as constantes individuais das molas Material: Duas molas helicoidais de comprimento aproximadamente iguais; Dinamômetros de, e ; Uma base para a montagem (tripé ou placa metálica) com escala milimetrada; Suporte para massa-disco e ponteira de plástico; Cinco discos grandes; 1 extensor para associação de molas; 2. Apresentação Neste experimento será determinada a constante elástica de duas molas helicoidais, empregando a lei de Hooke, equação (1). Para isto será utilizado um suporte e diversas massas em forma de disco para promover diferentes forças sobre as molas, fazendo-as deslocar na vertical sobre a ação da força peso das diferentes massas, Figura 2. Cada medida consistirá em medir a posição estendida da mola, criada pelos diferentes pesos. No entanto, a posição de repouso das molas será negligenciada. Isto lhe obriga a usar duas medias quaisquer para determinar um valor da constante elástica da mola. Isto fará com que a constante elástica das molas seja obtida sempre com o emprego de duas medidas consecutivas ou não, expressão (4), onde os deltas se referem a diferença entre duas medidas Associação de Molas em Paralelo Num segundo experimento, a fim de atestar as constates de molas determinadas no experimento anterior, estas molas serão associadas em paralelo e o experimento repetido para determinar a constante elástica da associação das molas experimentalmente e comparar com a constante elástica prevista teoricamente, dada pela expressão (5).

3 2/10 3. Experimento 3.1. Preparativos Figura 1: Suporte, Ponteiras e Discos Antes de iniciar o experimento, monte o suporte com uma ponteira de plástico, para facilitar as medições nas posições do conjunto massa-suporte, na escala milimetrada. Sem remover a ponteira, meça os pesos com um disco, depois com dois disco, três,... usando sempre o dinamômetro mais adequado a cada medida. Preencha a Tabela 1 com as medidas realizadas: # discos 1 Peso (N) Tabela 1: Pesos do Suporte + Ponteiro + Discos 3.2. Lei de Hooke (Força Deslocamento) Monte um conjunto Mola + Suporte + Ponteira na base, como ilustra a Figura 2, para iniciar as medidas. Durante as medidas a seguir, posicione o sistema (mola, suporte, ) de forma que a ponteira plástica toque levemente a escala milimetrada, sem ancorar nesta, deixando o sistema mover-se livremente. 1 Atenção. O texto # Discos, significa Números de Discos

4 3/10 Figura 2: Montagem do Sistema Massa-Mola, sem discos Com o suporte, ainda sem massa, meça a posição da ponteira na escala milimetrada, anotando o seu valor na linha ref (referência), na Tabela 2. Em seguida adicione uma massa ao suporte e anote a posição da ponteira na escala, novamente. Repita o procedimento até preencher a Tabela 2. Posição da Ponteira (mm) # discos Tabela 2: Deslocamentos para as molas 1 e 2. Repita o procedimento para a segunda mola, anotando as medidas na coluna Mola Associação de Molas Nesta última parte do experimento, será feita a associação destas molas em paralelo,

5 4/10 e a sua constante elástica será determinada com o método apresentado anteriormente. Determinação da constante pela Lei de Hooke Associação em Paralelo Para a associação em paralelo das molas, faça a montagem do sistema massa-mola com o auxílio do extensor, conforme a Figura 3 2. Em seguida faça as medidas para determinar a constante elástica da associação. Uma vez montado o experimento utilize o procedimento descrito anteriormente para determinar a constante elástica desta associação, preenchendo a Tabela 3, a seguir. # discos Deslocamentos (mm) Tabela 3: Associação de Molas em Paralelo Figura 3: Associação em Paralelo 4. Resultados Para cada par de medidas determine a constante elástica das molas testadas, preenchendo a tabela a seguir: # discos Tabela 4: Constante elástica das molas individuais Em seguida calcule as médias e os desvios médios para as constantes elásticas acima, preenchendo a Tabela a seguir. Médias ± Truncado ± 2 Dependendo do equipamento utilizado será necessário o emprego de dois extensores para fazer esta associação.

6 5/10 ± ± Tabela 5: Médias das constantes elásticas das molas 1 e 2 Para a associação de molas em paralelo, determine as constantes elásticas experimentais para o sistema massa-mola, expressão (4), e a previsão teórica, expressão (5), utilizando as constantes elásticas calculadas na Tabela 4. Apresente estes resultados na Tabela 6, abaixo. # discos Tabela 6: Comparação entre e o nos ensaios

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8 7/10 5. Experimento 02: Força Deslocamento Professor: Turma: Data: / /20 Alunos: 1: 2: 3: 4: 5: 6. Dados Experimentais Copie os dados das tabelas anteriores nas tabelas abaixo: # discos 3 Peso (N) Tabela 7: Pesos do Suporte + Ponteiro + Discos Posição da Ponteira (mm) # discos Tabela 8: Deslocamentos para as molas 1 e 2. 3 Atenção. O texto # Discos, significa Números de Discos

9 8/10 # discos Deslocamentos (mm) Tabela 9: Associação de Molas em Paralelo 7. Equações e Expressões Relevantes Nesta seção são apresentados as expressões, equações e definições necessárias para o desenvolvimento do experimento. O Formulário aponta as equações e definições essenciais para o desenvolvimento das equações na Composição, enquanto que este último apresenta as expressões finais, geralmente, para a resolução do problema apresentado no experimento Formulário Lei de Hooke, onde é a posição de equilíbrio da mola (1) (2) Comparação entre constante elástica teórica e experimental Aceleração da gravidade para o local (3) 7.2. Composição (4) Constante elástica de molas (5) Associação de duas molas ideais em paralelo, supondo que ambas sofram o mesmo deslocamento