Lei de Hook

EXPERIMENTO 4
ELASTICIDADE E TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA NUMA MOLA
I - OBJETIVO
Determinar a constante elástica duma mola, investigar as transformações de energia numa mola vibrante e estudar o comportamento inelástico duma mola sob pequenas forças.
II - PARTE TEÓRICA
Quando uma carga é gradualmente aplicada na extremidade livre de uma mola suspensa num suporte fixo, a mola distende-se até a tensão na mola justamente para contrabalançar o peso da carga. Se a mola é do tipo elástica, ou seja, se ela retorna a suas dimensões originais logo que a carga aplicada é removida, verifica-se experimentalmente que, dentro de limites da carga, a distensão x produzida na mola é proporcional à força F nela aplicada. Essa é a lei de Hook para uma mola elástica, cuja expressão matemática é:
F = k x,

(4.1)

onde k é denominada a constante elástica da mola e é numericamente igual à força requerida para produzir uma unidade de distensão.
A lei de Hook para a mola vale somente dentro do limites de elasticidade da mola.
Quando esta força ultrapassa o limite de elasticidade ou de tensão da mola, esta é distendida além de seu limite elástico e não mais retornará as suas dimensões originais.
Esta deformação é denominada plástica. Quando a força aplicada é muito pequena, em algumas molas a distensão varia com a força de um modo não linear. Este é o caso de algumas molas espirais, onde, na ausência de qualquer força aplicada, as espiras estão pressionadas umas contra as outras devido a tensões iniciais da própria mola. Quando uma força pequena é aplicada, a mola distende-se um pouco e a orientação de cada espira varia bastante, produzindo na mola uma distensão anisotrópica.
III - PARTE EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO 4.1 - DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE ELÁSTICA DA MOLA
A Fig. 4.1 mostra uma mola espiral suspensa verticalmente por uma

P

Fig. 4.1

1

de suas extremidades num suporte movível e tendo na outra extremidade um portapesos com um ponteiro. A força F é