Este documento descreve um experimento sobre a associação de molas em série e paralelo. O experimento mede a deformação de molas sob diferentes cargas e calcula as constantes elásticas teórica e experimental para cada configuração. Os resultados mostraram que a constante elástica é maior para molas em paralelo do que em série, e que há pouca diferença entre os valores teóricos e experimentais.

1. Faculdade
Física Experimental I
Associação de Molas
Resumo: Quando um corpo sofre uma força de tração ou compressão, ele deforma-se. Se este corpo volta
ao seu estado inicial, dizemos ser uma força elástica. Usamos um melhor exemplo com molas, sendo
possível usa-las em série e em paralelo.
I. INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO
TEORICA
O
experimento
visa
obtermos
experimentalmente, pela lei de Hook, através do
uso de molas e pesos, os valores de constante
elástica teórica e experimental, comparando a
associação de molas em série e em paralelo.
Quando uma tensão (forças resultante na
deformação de um sólido) é provocada no
interior de um sólido pela aplicação de forças
externas, uma variação física é produzida. Estas
distorções relativas são chamadas deformações
e podem ser de três tipos:
Mudança no tamanho do corpo,
mantendo a mesma forma.
Mudança na forma mantendo o mesmo
volume.
Mudança de comprimento.
K é uma constante de proporcionalidade
característica da mola, chamada constante
elástica da mola. Sua unidade no SI é Newton
por metro (N/m).
Quando um corpo está preso a uma mola
deformada, a força de contato que a mola exerce
nele chama-se força elástica. Pelo princípio da
ação-reação, as forças trocadas entre o corpo e a
mola são de mesma intensidade. Logo, a
intensidade da força elástica será dada, de
acordo com a lei de Hooke, por:
Sendo k a constante elástica da mola e x sua
deformação instantânea.
A força elástica sobre um corpo pode estar
orientada no sentido de puxar (mola esticada) ou
de empurrar (mola comprimida).
Nosso objetivo será determinar constante
elástica na associação em série e em paralelo:
Em série:
Em paralelo:
Dizemos que ao se aplicar a força sobre a mola
há a realização de um trabalho. Este trabalho
corresponde à energia transferida da pessoa para
a mola. Trabalho é a medida da energia que é
transferida para um corpo, em razão da
aplicação de uma força ao longo de um
deslocamento. Em Física, trabalho é
normalmente representado por W(que vem do
inglês work) ou mais usadamente a letra grega
tau
.
No SI (Sistema Internacional de Unidades) o
trabalho é dado em joule, que é representado
pela letra (J).
II. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
Materiais utilizados:
Equipamento para suspensão de molas;
Régua milimetrada;
3 molas ;
5 pesos.
Andamento:
1° parte:
Associação em série:
Equipou-se as três molas uma
na outra, logo se aplicou 5
pesos um a um;
Mediu-se sua deformação(X)
em cada peso atribuído;
Calculou-se a constante
elástica(K) teórica e
experimental;
Calculou-se o trabalho(W)
realizado sobre as molas.
2° parte:
Associação em paralelo:

2. Equipou-se as três molas uma
paralela com a outra. Logo se
aplicou nas molas 5 pesos, um
a um;
Mediu-se sua deformação(X)
em cada peso atribuído;
Calculou-se a constante
elástica(K) teórica e
experimental;
Calculou-se o trabalho(W)
realizado sobre as molas.
Peso
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
Valores de Força obtidos:
Idem ao em série!
Valor de
=
III. RESULTADOS OBTIDOS
Elongação
0,021
0,042
0,063
0,084
0,105
=
= 23,33 N/m
Cada peso: 0,05 kg
Constante elástica(K) da mola: 7,62 N/m
Valor de
= K.3
= 7,62x3 = 22,86 N/m
Em série:
Erro entre
Peso
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
Erro % =
Elongação
0,190
0,380
0,570
0,760
0,950
.100 = 2%
Trabalho realizado pela mola (w)
Em série
=
=
= 2,57 N/m
Valor de
=
:
Tabela geral de associação em Paralelo
P m
F
X
(Kg) (N)
(m)
(N/m) (N/m)
1 0,05 0,49 0,021 23,33 22,86
2 0,10 0,98 0,042 23,33 22,86
3 0,15 1,47 0,063 23,33 22,86
4 0,20 1,96 0,084 23,33 22,86
5 0,25 2,45 0,105 23,33 22,86
Valores de Força obtidos:
Peso
F=mg
0,05
F=0,05x9,8 = 0,49 N
0,10
F=0,10x9,8 = 0,98 N
0,15
F=0,15x9,8 = 1,47 N
0,20
F=0,20x9,8 = 1,96 N
0,25
F=0,25x9,8 = 2,45 N
Valor de
e
=
= 2,54 N/m
Erro entre
Erro% =
e
:
1,16%
Tabela geral da associação em série:
P m
F
X
(Kg) (N)
(N/m)
(m) (N/m)
1 0,05 0,49 0,19 2,57
2,54
2 0,10 0,98 0,38 2,57
2,54
3 0,15 1,47 0,57 2,57
2,54
4 0,20 1,96 0,76 2,57
2,54
5 0,25 2,45 0,95 2,57
2,54
Em Paralelo:
Erro
(%)
1,16
1,16
1,16
1,16
1,16
=
=
Em Paralelo
= 1,11 J
Erro
(%)
2
2
2
2
2

3. associação, do valor de K experimental e K
teórico, tornando a constante K para, todos os
pesos iguais.
Se tratando da comparação entre constante
elástica
teórica
e
constante
elástica
experimental, tivemos uma margem de erro de
menos de dois por cento na associação em série
e uma margem de dois por cento na associação
em paralelo, isso se deve a influencia da
resistência causada pelo ar.
Na associação em paralelo, obtivemos a
constante elástica muito superior a associação
em série. Isto se explica facilmente, pois,
quando colocamos a mola em paralelo,
aumentamos a rigidez da mola. Porque na
associação em série o valor de K fica reduzido,
ou seja, a mola equivalente é menos rígida ou
mais deformável. Colocando-as em paralelo
aumentamos sua rigidez, tornando-a menos
deformável. Sendo assim, a associação de molas
em paralelo se torna mais eficaz e ocupa um
espaço menor.
Em relação ao trabalho realizado pela mola, que
seria a força aplicada sobre as molas, vimos que
a diferença maior foi na associação em série,
com uma margem de quatro por cento de erro e
em paralelo foi um erro de menos de dois por
cento. O trabalho sobre as molas também sofre
com a influencia do atrito com o ar.
=
=
= 0,126 J
Calculo da Area
Em série:
A=
A=
= 1,16 J
Em Paralelo:
A=
A=
VI. REFERÊNCIAS
= 0,128 J
Tabela geral de Trabalho(w) realizado pela
mola:
Associação
Erro
(J)
(J)
(%)
W=
A=
Série
Paralelo
1,11
0,126
1,16
0,128
4%
1,5%
IV. COMENTÁRIOS SOBRE AS RELAÇÕES
ENTRE
TEORIA
E
RESULTADOS
EXPERIMENTAIS
Conclui-se através dos cálculos e experimentos
realizados, que os resultados experimentais,
tanto das constantes elásticas quanto do trabalho
realizado pela mola, foram maiores, não tendo
uma margem de erro muito grande, mas
considerável.
V. CONCLUSÃO
Os valores de força para as duas associações,
em série e em paralelo, foram iguais. Isto
ocorreu pois os pesos usados para ambos, tinha
a mesma massa, sendo 0,05 Kg cada um.
O fato da massa dos pesos serem iguais,
também influenciou nos resultados, para cada
http://www.fisicaevestibular.com.br/mhs5.
htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Hooke