Constante Elástica

Definimos que o trabalho realizado por uma força elástica, também conhecida como Lei de Hooke em homenagem a Robert Hooke, cientista inglês do final do século XVII é sempre contrário à força aplicada na mesma, explicando o sinal negativo.

A lei de Hooke descreve a força restauradora que existe em diversos sistemas quando comprimidos ou distendidos no sistema massa-mola. Qualquer material sobre o qual exerce uma força sofrerá uma deformação, que pode ou não ser observada. Apertar ou torcer uma borracha, esticar ou comprimir uma mola, são situações onde a deformação nos materiais pode ser notada com facilidade. A força restauradora surge sempre no sentido de recuperar o formato original do material e tem origem nas forças intermoleculares que mantém as moléculas ou átomos unidos. Assim, por exemplo, uma mola esticada ou comprimida irá retornar ao seu comprimento original devido à ação dessa força restauradora.

Quando uma mola é submetida a uma força que a deforma, surge na mesma uma força restauradora que obedece à lei de Hooke descrita através da seguinte fórmula:.

Onde:

»F é a força aplicada na mola e a unidade é o Newton(N)

»k é a constante elástica ou constante de força da mola e indica o quão dura (resistente) é a mola cuja unidade é o N/m.

» x é a sua deformação (variação entre o comprimento inicial da mola e seu comprimento após ser comprimida ou esticada) sendo expresso em metros(m).

Enquanto a deformação for pequena diz-se que o material está no regime elástico, ou seja, retorna a sua forma original quando a força que gerou a deformação cessa.

Há uma dependência linear entre (força) e a deformação . Este é o comportamento descrito pela lei de Hooke: , onde é a constante de proporcionalidade chamada de constante elástica da mola, e é uma grandeza característica da mola. O sinal negativo indica o fato de que a força tem sentido contrário a . Se é muito grande significa que devemos realizar forças muito grandes para esticar ou comprimir a mola, portanto seria o caso de uma mola ”dura”. Se é pequeno quer dizer que a força necessária para realizar uma deformação é pequena, o que corresponde a uma mola ”macia”.

A força que distende a mola é devida ao peso de um corpo com massa , pendurado na extremidade inferior da mola. Tendo duas forças de módulos iguais e sentidos contrários e agindo sobre o corpo. Uma delas é devida ao peso , onde g é a aceleração da gravidade. A outra se deve á força restauradora da mola e á tal que .

Temos então a Lei de Hooke:

3. Procedimento Experimental:

Material utilizado:

01 Suporte universal

05 cilindros com massas diferentes

01 mola

01 régua graduada em milímetro

01 Dinamômetro

Procedimento:

Para a realização do experimento, primeiramente foi necessário colocar sobre o suporte a régua e a mola. Feito isso, foi posto na mola um cilindro com carga suficiente de maneira que as suas espiras se afastassem. Em seguida foi medido a dispersão partir de um ponto de referência (espaço inicial) determinado à posição vertical com o auxílio da régua. Esse mesmo processo foi repetido para cada cilindro adicionado ao sistema.

Por meio das medidas do tamanho final e inicia da mola, e com as repetíveis forças obtidas pelo dinamômetro foi calculada a distensão na qual se pode analisar a constante elástica, foi verificada através dos devidos cálculos a existência ou não de coeficiente linear entre e calculamos também os coeficientes.

Para isso utilizamos as seguintes formulas:

calculado:

4.