Laboratório de Física II

Aula 02: Lei de Hooke e Associação de Molas

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Observação

Neste tópico discutiremos teoricamente as associações de molas em série e em paralelo. Calcularemos a constante elástica resultante para cada associação. No laboratório você terá oportunidade de verificar experimentalmente os resultados teóricos aqui encontrados

Figura 1. Associação de duas molas em série. Em A sem força aplicada, em B com força aplicada.

Associação em série

Consideremos duas molas: uma mola 1 com constante elástica k1 e uma mola 2 com constante elástica k2. Assim, aplicando-se uma força F à mola 1 ela sofrerá uma elongação tal que:

Se aplicarmos esta mesma força à mola 2 teremos:

Associando-se estas duas molas em série, Figura 1, e aplicando-se a mesma força F, referida anteriormente, ao conjunto, teremos que o mesmo se comportará como uma mola equivalente de constante elástica kE e sofrerá uma elongação

Acontece que uma força F, aplicada à mola inferior da associação em série, se transmite para a outra mola de tal modo que cada mola individualmente estará sujeita a uma mesma força F. Assim, a associação sofrerá uma elongação dada por:

Para a associação, temos:

Combinando as equações (7), (2) e (4) com a equação (5) teremos:

após dividirmos ambos os lados por F, fica:

que é a equação que nos dá a constante elástica equivalente da associação em série de duas molas.

Associação em paralelo

Considere o sistema da Figura 2. Ligando as duas extremidades das molas por uma barra rígida e suspendendo um peso P, as duas molas serão forçadas a sofrer deformações iguais,

Figura 2. Duas molas associadas em paralelo. Em A as molas estão sem qualquer massa
suspensa e em B com uma massa suspensa (não mostrada).

Aplicando a Lei de Hooke para cada mola, temos:

As duas forças somadas são iguais a uma força equivalente FE que é igual ao peso P. Aplicando a Lei de Hooke ao sistema equivalente, temos:

A equação acima fornece a constante elástica equivalente para uma associação em paralelo de duas molas; esta relação pode ser facilmente generalizada para uma associação em paralelo de n molas:

Na Prática 2: Lei de Hooke e Associação de Molas, estudaremos experimentalmente a deformação de uma mola em função da força aplicada, verificaremos que para deformações reversíveis a lei de Hooke é observada. Também, determinaremos a constante elástica equivalente para uma associação de molas em série e para uma associação de molas em paralelo.

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Exercitando

Agora é só fazer a prática, escrever o Relatório e colocar no seu portfólio. Uma vez feita a prática você terá até o próximo encontro presencial  para entregar o seu Relatório. Você poderá postar o Relatório no seu portfólio ou se preferir entregar o Relatório, impresso ou manuscrito, diretamente ao seu Tutor. Neste caso deverá postar no seu portfólio um arquivo com seu nome informando que o relatório será entregue ao Tutor. Desse modo será possível ao Tutor colocar sua nota no Solar.  Os relatórios valem nota, capriche!


Atenção: Lembre-se que para fazer as práticas 1 e 2 você deverá comparecer ao primeiro encontro presencial com os roteiros impressos correspondentes que estão no material de apoio.

Sem os roteiros impressos você não poderá fazer as práticas.

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Fórum

No Fórum “Aula 2 - Lei de Hooke e Associação de Molas”, você pode comentar qualquer dificuldade encontrada na prática, reportar qualquer problema que por ventura tenha ocorrido durante os experimentos, colocar suas dúvidas, fazer sugestões, etc.

Poste também qualquer material que você tenha encontrado e que julgue seja interessante para os demais colegas.

Responsável: Prof. Nildo Loiola

Universidade Federal do Ceará - Instituto UFC Virtual