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

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede pra gente explorar como a força aplicada em uma mola está relacionada com o quanto ela se deforma, seja por compressão ou alongamento. A gente vai usar a teoria das molas, que envolve a constante elástica da mola (k), e a fórmula que relaciona a força (F) com o deslocamento (x): . Vamos precisar escolher duas constantes diferentes para as molas e aplicar forças variadas para ver como elas respondem. Vamos fazer isso passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos escolher duas constantes elásticas diferentes para as molas. Vamos usar e . Essas duas constantes vão nos ajudar a ver como molas mais “moles” ou mais “rígidas” reagem às mesmas forças aplicadas.

Passo 3

Agora, vamos escolher as forças que vamos aplicar. Vamos seguir o exemplo do enunciado e usar forças de a em passos de . Isso significa que teremos as seguintes forças: , , , , , e . As forças negativas vão causar compressão e as positivas, alongamento na mola.

Passo 4

Vamos usar a fórmula para calcular o deslocamento de cada mola com as forças escolhidas. Vamos fazer isso para as duas constantes e .

Passo 5

Vamos preencher a primeira tabela para a mola com :
[
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada (N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força aplicada)
Deslocamento (m)
15 -15 Compressão
10 -10 Compressão
5 -5 Compressão
0 0 Nenhum 0
-5 5 Alongamento
-10 10 Alongamento
-15 15 Alongamento
]

Passo 6

Agora, vamos preencher a segunda tabela para a mola com :
[
Constante elástica da mola
Força da
mola (N)
Força aplicada (N)
Compressão/alongamento
(dependendo da força aplicada)
Deslocamento (m)
15 -15 Compressão
10 -10 Compressão
5 -5 Compressão
0 0 Nenhum 0
-5 5 Alongamento
-10 10 Alongamento
-15 15 Alongamento
]

Passo 7

Vamos dar uma olhada nos resultados:
  • Mola com : Para a mesma força aplicada, o deslocamento é maior. Por exemplo, uma força de resulta em um deslocamento de .
  • Mola com : O deslocamento é menor para a mesma força. Usando , temos um deslocamento de apenas .
Isso mostra que a constante elástica determina o quanto a mola resiste à deformação. Molas com maior são mais rígidas e se deformam menos sob a mesma força, enquanto molas com menor são mais flexíveis e se deformam mais.

Resposta

Com as constantes elásticas e , aplicando forças de a em passos de , obtivemos os seguintes deslocamentos:
  • Para :
  • Para :
Isso demonstra que uma mola com constante elástica maior se deforma menos sob a mesma força aplicada.

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