Constante elástica

ENGENHARIA QUÍMICA

“Constante Elástica de duas molas helicoidais ‘Lei de Hooke’.”

Data de Início: 12/08/2014

Data de Entrega: 02/09/2014

1) Objetivo:
Determinar a constante elástica (K) de duas molas helicoidais e as associações de molas em série e em paralelo.
2) Introdução:
Quando forças externas atuam em um corpo sólido, a deformação resultante do corpo depende tanto da extensão no material, da direção e o tipo de força aplicada. O material é chamado de elástico quando recupera a sua forma original, após a remoção da força externa aplicada sobre ele. A mola helicoidal é um exemplo simples de um corpo material elástico, apresentando uma deformação Δl muito grande a partir de seu comprimento de equilíbrio , quando sujeita a uma força deformadora. A contração Δl da mola apresenta uma dependência linear entre com a força aplicada. A força restauradora FR, exercida pela mola (que se opõe à força externa F) é proporcional à sua deformação linear Δl:
Fel = k.x (Equação 1)
Fel = Força elástica; k = Constante elástica; x = Deformação ou alongamento do meio elástico.

Esta relação é conhecida como a lei de Hooke, sendo a constante de proporcionalidade k chamada de constante elástica da mola, que é um parâmetro característico da mola helicoidal. A ação de tração e compressão da mola helicoidal resulta em uma tensão de cisalhamento no fio de aço. A deformação da mola é proporcional à tensão aplicada, sendo a constante de proporcionalidade k uma característica da mola. A tensão de cisalhamento no fio de aço da mola é uma tensão aplicada na direção transversal ao fio de aço. A relação entre a constante elástica devida a deformação longitudinal da mola e o módulo de elasticidade transversal μ do fio de aço é descrito pela relação: Sendo N o número de espiras, R o raio da mola, e r o raio do fio de aço da mola.
2.1. Associação em Série
Na associação em série, temos que a deformação de cada mola equivale à deformação total da mola, então