Lab fisica i - molas

Experimento: Molas

Resumo
Determinar a constante elástica equivalente de associação em série e paralelo, calibrando as molas usando a Lei de Hooke, ou seja, F = k Δx.

1. Introdução
A deformação Δx sofrida por uma mola é diretamente proporcional a força que a provoca, ou seja, F = K Δx, onde K é a constante elástica da mola. A expressão é válida quando Δx ocorre dentro do limite de deformação elástica do corpo. Nestas condições, uma vez cessada a força, o corpo retorna à sua configuração inicial.

2. Metodologia
2,1. Associação de Molas em Paralelo
A figura 1 mostra duas molas associadas em paralelo, com constantes elásticas dadas por K1 e K2 e submetidas a uma força [pic]. O objetivo consiste em determinar a constante elástica equivalente deste arranjo.

[pic]
Figura 1: Associação de molas em paralelo

Sejam [pic]1 e [pic]2 as forças elásticas sobre as molas 1 e 2 respectivamente. Observando a Figura 1, vemos que a deformação sofrida por cada mola é a mesma e igual à total do sistema, isto é:
Δx = Δx1 = Δx2 (2)

O módulo da força externa [pic], por sua vez, é dado por:
F = F1 + F2 (3)

Para o arranjo de molas em paralelo, considerando k como a constante elástica equivalente, podemos escrever F = k Δx e, para cada mola, podemos escrever F1 = K1.Δx1 e F2 = K2.Δx2. Através destas relações e das equações (2) e (3), resulta para a constante elástica equivalente da associação em paralelo, à expressão:
K = K1 + K2 (4)

2,2. Associação de Molas em Série

[pic]
Figura 2: Associação de molas em série

Na associação em série da Figura 2, a força externa [pic] que atua sobre o arranjo age sobre as molas 1 e 2, de modo que:
[pic] = [pic]1 = [pic]2 (5)

Pela Figura 2, vemos que a deformação total é a soma das deformações individuais, ou seja:
Δx = Δx1 + Δx2 (6)

Sendo Δx1 = F1 / K1 e Δx2 = F2 / K2 e considerando as equações (5) e (6), obtemos para constante elástica equivalente da associação em série:

K = K1 x K2