A Experiência consiste na determinação da constante elástica equivalente de associações

Andressa Bernardo de Moraes

João Vitor Borges de Araujo

Murillo Forkel Souza

Rômulo Alves Rangel

Sheila Viana dos Santos

Vitor Augusto Brustelo

Tecnologia em mecânica processo de produção – 1º semestre

Turma - 100

RELATÓRIO DA EXPERIÊNCIA Nº 4

MOLAS

SÃO PAULO

2017

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Sumário

OBJETIVO        iii

INTRODUÇÃO        iv

RESUMO TEÓRICO        v

MATERIAIS        vii

MÉTODOS        vii

Experiência 1:        vii

Associação de Molas em Série        viii

Experiência 2:        ix

Associação de Molas em Paralelo        x

Experiência 3:        xi

Formulas:        xi

ANÁLISE DOS RESULTADOS        xii

CONCLUSÃO        xiii

REFERÊNCIAS        xiv

        

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OBJETIVO

A experiência consiste na determinação da constante elástica equivalente de associações em série e paralelo de uma mola pela determinação direta do coeficiente entre a força aplicada à mola e seu alongamento utilizando a lei de Hooke.

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INTRODUÇÃO

Podemos dizer que todo corpo sofre deformações ao ser submetido a qualquer tipo de força. Entre outros tipos de deformações, temos a deformação elástica. A deformação elástica é uma característica de todo tipo de material. Aplicando-se algum tipo de tração em um corpo, ele tende a se alongar, ou seja, seu comprimento final é maior que o comprimento inicial. Cessado o esforço que causou o alongamento, o objeto tende a voltar ao seu comprimento inicial. Isso significa dizer que não houve nenhuma deformação definitiva no objeto (uma deformação plástica ou mesmo uma ruptura no material).

Uma forma de estudar essa deformação na mola é atraves da lei de Hooke é a lei da física relacionada a elasticidade de corpos, que serve para calcular a deformação causada pela força exercida sobre um corpo, tal que a força é igual ao deslocamento da massa a partir do seu ponto de equilíbrio vezes a característica constante da mola ou do corpo que sofrerá deformação

Elasticidade é o ramo da física que estuda as propriedades dos materiais elásticos. Um material é dito ser elástico se ele deforma sob stress (por exemplo, forças externas), mas então retorna á sua forma original quando o stress é removido. A quantidade de deformação é chamada tensão.

F = k .Δx No S.I. , F em Newtons, k em Newton/metro e x em metros.

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RESUMO TEÓRICO

Nota-se que a força produzida pela mola é diretamente proporcional ao seu deslocamento do estado inicial (equilíbrio). O equilíbrio na mola ocorre quando ela está em seu estado natural, ou seja, sem estar comprimida ou esticada. Após comprimi-la ou esticá-la, a mola sempre faz uma força contrária ao movimento, calculada pela expressão acima.

A Lei de Hooke

Estando uma mola no seu estado relaxado e sendo uma extremidade mantida fixa, aplicamos uma força(F) à sua extremidade livre, observando certa deformação.Ao observar esse fato, Hooke estabeleceu uma lei, a Lei de Hooke, relacionando Força Elástica(Fel), reação da força aplicada, e deformação da mola (ΔX): "A intensidade da Força elástica (Fel) é diretamente proporcional à deformação (ΔX)".

         Matematicamente, temos: Fel = k.ΔX; ou vetorialmente: Fel= -k. ΔX, onde k é uma constante positiva denominada Constante Elástica da mola, com unidade no S.I. de 1N/m. A Constate Elástica da mola traduz a rigidez da mola, ou seja, representa uma medida de sua dureza. Quanto maior for a Constante Elástica da mola, maior será sua dureza.

         É importante ressaltar que o sinal negativo observado na expressão vetorial da Lei de Hooke, significa que o vetor Força Elástica (Fel), possui sentido oposto ao vetor deformação (vetor força aplicada), isto é, possui sentido oposto à deformação, sendo a força elástica considerada uma força restauradora.

Sendo W a Força aplicada, temos: W = - Fel

     Fel = - k.ΔX

     W = k.ΔX

A lei de Hooke pode ser utilizada desde que o limite elástico do material não seja excedido. O comportamento elástico dos materiais segue o regime elástico na lei de Hooke apenas até um determinado valor de força, após este valor, a relação de proporcionalidade deixa de ser definida (embora o corpo volte ao seu comprimento inicial após remoção da respectiva força). Se essa força continuar a aumentar, o corpo perde a sua elasticidade e a deformação passa a ser permanente (inelástico), chegando à quebrar o material.

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MATERIAIS

1. Régua milimetrada.
2. Duas molas helicoidais.
3. Suporte de massa
4. Barra suporte.
5. Massas diversas

MÉTODOS

Experiência 1:

[pic 1]

Apenas uma mola
Tab1	P1(gf)	Δx1 (mm)
1	0	0
2	48,6	9
3	98,2	13,5
4	147,1	26,5
5	243,6	32
6	298,3	43,5

Construimos um sistema de coordenadas X e Y e colocamos os valores dos pesos no eixo Y e os valores dos alongamentos da mola no eixo X. Cada valor de X corresponde a um valor de Y. Traçamos uma reta unindo os pontos que correspondem aos pares X, Y. Obtendo assim um gráfico do peso em função do alongamento da mola:

[pic 2]

Calculamos o K da mola:

Apenas uma mola
tab1	P1(gf)	Δx1 (mm)	K
1	0	0	0
2	48,6	9	5,40
3	98,2	13,5	7,27
4	147,1	26,5	5,55
5	243,6	32	7,61
6	298,3	43,5	6,86