Explore diferentes tipos de molas alterando a constante da mola nos valores: e .
Qual é a diferença entre elas, qual é mais grossa? Qual é mais fina, qual é mais difícil (em termos de força aplicada) de esticar/comprimir?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício juntos! A gente tem três molas com constantes diferentes: , e . A questão pede pra gente explorar as diferenças entre elas, descobrir qual é mais grossa, qual é mais fina e qual é mais difícil de esticar ou comprimir em termos de força aplicada. Para isso, vamos usar o conceito de constante da mola, que está relacionada com a Lei de Hooke. Vamos precisar entender um pouco dessa lei e como a constante da mola influencia o comportamento dela.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar a Lei de Hooke, que é essencial pra entender como as molas funcionam. A Lei de Hooke diz que a força necessária para esticar ou comprimir uma mola é diretamente proporcional à quantidade de deformação (alongamento ou compressão) que ocorre. Matematicamente, isso é representado por:
Onde:
  • é a força aplicada na mola (em Newtons, N),
  • é a constante da mola (em N/m),
  • é a deformação da mola (em metros, m).
Essa equação nos mostra que quanto maior for a constante da mola ( ), mais força é necessária para esticá-la ou comprimí-la uma certa distância.

Passo 3

Agora, vamos analisar as constantes das três molas que temos: , e . A constante da mola nos dá uma ideia de quão rígida ou resistente a mola é.
  • Mola com : Tem a menor constante, o que significa que é mais flexível. Dá pra esticá-la ou comprimi-la mais facilmente com menos força.
  • Mola com : Está no meio termo. É mais rígida que a de , mas menos rígida que a de .
  • Mola com : Tem a maior constante, então é a mais rígida. Requer mais força para ser esticada ou comprimida o mesmo quanto das outras.

Passo 4

Sobre a espessura das molas, geralmente, uma mola mais rígida (com maior constante) tende a ser mais grossa. Isso porque para resistir a mais força sem deformar muito, ela precisa ter mais material ou um diâmetro maior.
  • Mais grossa: A mola com .
  • Intermediária: A mola com .
  • Mais fina: A mola com .

Passo 5

Agora, respondendo diretamente às perguntas:
  • Diferenças entre elas: As molas têm diferentes constantes, o que afeta sua rigidez e a força necessária para deformá-las.
  • Qual é mais grossa: A mola com é a mais grossa.
  • Qual é mais fina: A mola com é a mais fina.
  • Qual é mais difícil de esticar/comprimir: A mola com é a mais difícil de esticar ou comprimir porque tem a maior constante.

Resposta

As três molas diferem nas suas constantes de mola, influenciando sua rigidez e a força necessária para deformá-las. A mola com é a mais grossa e, consequentemente, a mais difícil de esticar ou comprimir. Já a mola com é a mais fina e a mais fácil de deformar. A mola intermediária, com , tem características entre as duas.

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Determine o momento da força em relação ao ponto . Resp .
Como os vetores de deslocamento e de força aplicada se comparam entre si?
Vamos agora explorar a relação entre a força e o deslocamento devido à deformaçã̃o da mola.
Usaremos diferentes molas com constantes elásticas. Para cada constante, altere a força aplicada e registre o quanto a mola se estica ou se comprime na tabela abaixo.
Para variar a força, você pode usar qualquer passo que desejar, por exemplo, de 15 N a 15 N . Obtenha pelo menos 6 dados, certificando-se de obter quantidades iguais de dados de força positiva e negativa.
A tabela abaixo é um exemplo para uma constante elástica de . Escolha dois valores diferentes para essa variável e complete sua própria tabela com seus dados e observações.
5
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada (N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força aplicada)
Deslocamento (m)
15 -15 Compressão -0.150
10 -10 Compressão -0.100
5 -5 Compressão -0.050
0 0 Nenhum 0
-5 5 Alongamento 0.050
-10 10 Alongamento 0.100
-15 15 Alongamento 0.150
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada (N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força aplicada)
Deslocamento (m)
0 0 Nenhum 0
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada
(N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força
aplicada)
Deslocamento
0 0 0