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Medindo a constante elástica

Estratégias de ensino-aprendizagem

A constante elástica da mola depende principalmente da natureza do material de fabricação da mola e de suas dimensões. Sua unidade mais usual é o N/m (newton por metro).
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Todos já brincamos com um elástico de borracha e vimos que à medida que o esticamos precisamos exercer mais força. Quando fazemos uma força sobre o elástico, ele faz uma força sobre nossa mão de igual módulo e contrária. Vamos medir a força que ele faz, em função do aumento de seu comprimento.

Esse experimento é considerado de baixo custo pelo fato de fazer uso de materiais encontrados no dia a dia. O objetivo principal desta atividade experimental é determinar o valor da constante elástica de um elástico.

Para realizar esta atividade serão necessários:

01 garrafa pet (2 litros)
01 funil
01 régua de 1 metro
 elástico de borracha (ou borrachas de amarrar dinheiro)
recipiente graduado (pode ser uma mamadeira)
pedaços de arame fino e flexível

Primeiramente você deve montar o experimento pendurando o elástico na extremidade da régua. Na outra extremidade do elástico, preda a boca da garrafa pet com o arame ou com fio de cobre e coloque o funil no bico da garrafa. Inicialmente meça a posição do funil, com a garrafa vazia. Para isso basta ler na régua a posição da borda do funil. Essa vai ser a posição inicial do conjunto, que vamos chamar de posição zero.

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Faça uma tabela com 3 colunas: na primeira coluna anote o volume total de água colocado. Sugestão: comece pelo zero (0, 50, 100, 150 mL...). Em uma segunda coluna anote a posição da borda do funil. Em seguida, vamos colocando pequenas quantidades de água dentro da garrafa e anotando a nova posição da borda do funil. Use a mamadeira para medir os 50 mL de água.

Na terceira coluna anote a elongação do elástico. Essa elongação é a posição medida menos a posição inicial. Assim, com a garrafa vazia, teremos uma elongação zero. Calcule outra coluna da tabela, fazendo a conversão da quantidade de água para o respectivo peso: um litro de água pesa 10 N. Portanto, a cada 50 mL estamos acrescentando um peso de 0,5 N.

Após ter calculado o peso total colocado em cada uma das etapas, pode-se mostrar esses valores através de um gráfico da elongação x peso. Os pontos vão cair mais ou menos segundo uma linha reta, portanto, o gráfico será uma reta crescente. A inclinação k da reta, medida com k = ΔF/Δx, é chamada de constante elástica da mola.


Por Domiciano Marques
Graduado em Física

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