Determinação da constante elástica da mola e uma aplicação: Lei de Hooke
Esta prova destina-se a alunos da 8ª (9ª) série do ensino fundamental. A duração da prova é de 2 h e 30 min.
Material experimental fornecido:
- Uma mola helicoidal de extensão
- Uma base
- Uma haste de alumínio com rosca
- Um parafuso borboleta com a arruela equivalente
- Uma presilha
- Um porta-arruela
- Um conjunto de quatro arruelas uniformes
- Um lápis
- Uma régua de papelão
- Uma arruela maior
A massa das arruelas menores varia por região, conforme a Tabela 1:
| Região | Massa (g) |
|---|---|
| Norte | 7,3 |
| Nordeste | 8,4 |
| Centro-Oeste | 8,4 |
| Sudeste, exceto SP | 7,7 |
| São Paulo (SP) | 8,1 |
| Sul | 7,7 |
Procedimentos experimentais de montagem:
- Fixe a haste na base com a arruela e a porca borboleta.
- Fixe a régua de 20 cm, com fita crepe, na haste pela parte posterior.
- Fixe a presilha na haste na mesma direção da régua de 20 cm.
Observação: Se você achar que o sistema ficou muito instável, use a fita crepe para fixar a base na mesa do laboratório.
EXPERIMENTO I
Para evitar um erro sistemático devido à construção da mola, coloque inicialmente a arruela maior e deslize a presilha na haste de tal forma que a parte mais baixa do porta-arruela coincida com o valor de da régua. A seguir, coloque mais uma arruela no porta-arruela e anote o valor do deslocamento obtido no Registro de Dados Experimentais I. Para auxiliar, adicionamos um lápis ao conjunto entregue para que você possa riscar, sem prejuízo, a régua de papelão. Repita o procedimento, sucessivamente, até colocar as quatro arruelas menores.
Numa aula de laboratório típica você pesaria cada arruela. Nesta prova da OBF 2008 o valor já é determinado e consta na Tabela 1 na capa desta prova.
Registro dos Dados Experimentais I
| Quantidade de arruelas | Posição da parte inferior do porta-arruela (em cm) |
|---|---|
| Arruela maior | 7,0 |
| 1 | |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 |
EXPERIMENTO II
Tire todas as arruelas e deslize a presilha de tal forma que o valor de da régua esteja alinhado com o porta-arruela. Tome agora a arruela maior e anote o valor do deslocamento obtido no Registro de Dados Experimentais II.
Registro dos Dados Experimentais II
| Arruela maior | Valor de deslocamento obtido (cm) |
|---|---|
| 1 |
Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Physical Modeling Competenze: Measurement & Instrumentation Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.2
Determinazione della costante elastica della molla e un’applicazione: Legge di Hooke
Questa prova è destinata agli studenti dell’8ª (9ª) classe della scuola secondaria di primo grado. La durata della prova è di 2 h e 30 min.
Materiale sperimentale fornito:
- Una molla elicoidale di estensione
- Una base
- Un’asta di alluminio filettata
- Un dado a farfalla con la relativa rondella
- Una pinza
- Un portarondelle
- Un insieme di quattro rondelle uniformi
- Una matita
- Un righello di cartone
- Una rondella più grande
La massa delle rondelle più piccole varia a seconda della regione, secondo la Tabella 1:
| Regione | Massa (g) |
|---|---|
| Nord | 7,3 |
| Nordest | 8,4 |
| Centro-Ovest | 8,4 |
| Sudest, tranne SP | 7,7 |
| San Paolo (SP) | 8,1 |
| Sud | 7,7 |
Procedure sperimentali di montaggio:
- Fissare l’asta alla base con la rondella e il dado a farfalla.
- Fissare il righello da 20 cm, con nastro adesivo, all’asta dalla parte posteriore.
- Fissare la pinza all’asta nella stessa direzione del righello da 20 cm.
Osservazione: Se ritieni che il sistema sia diventato troppo instabile, usa il nastro adesivo per fissare la base al tavolo del laboratorio.
ESPERIMENTO I
Per evitare un errore sistematico dovuto alla costruzione della molla, collocate inizialmente la rondella più grande e fate scorrere la clip sull’asta in modo tale che la parte più bassa del portarondelle coincida con il valore del righello. Successivamente, mettete un’altra rondella nel portarondelle e annotate il valore dello spostamento ottenuto nel Registro dei Dati Sperimentali I. Per aiutarvi, abbiamo aggiunto una matita al set fornito, in modo che possiate tracciare segni, senza danneggiarlo, sul righello di cartone. Ripetete la procedura, successivamente, fino a mettere le quattro rondelle più piccole.
In una tipica lezione di laboratorio pesereste ogni rondella. In questa prova dell’OBF 2008 il valore è già determinato e si trova nella Tabella 1 sulla copertina di questa prova.
Registro dei Dati Sperimentali I
| Quantità di rondelle | Posizione della parte inferiore del portarondelle (in cm) |
|---|---|
| Rondella più grande | 7,0 |
| 1 | |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 |
ESPERIMENTO II
Togliete tutte le rondelle e fate scorrere la clip in modo tale che il valore del righello sia allineato con il portarondelle. Prendete ora la rondella più grande e annotate il valore dello spostamento ottenuto nel Registro dei Dati Sperimentali II.
Registro dei Dati Sperimentali II
| Rondella più grande | Valore dello spostamento ottenuto (cm) |
|---|---|
| 1 |
Determination of the spring constant and one application: Hooke’s Law
This exam is intended for students in the 8th (9th) grade of elementary school. The duration of the exam is 2 h and 30 min.
Experimental material provided:
- A helical extension spring
- A base
- An aluminum rod with thread
- A wing nut with the equivalent washer
- A clip
- A washer holder
- A set of four uniform washers
- A pencil
- A cardboard ruler
- A larger washer
The mass of the smaller washers varies by region, according to Table 1:
| Region | Mass (g) |
|---|---|
| North | 7.3 |
| Northeast | 8.4 |
| Central-West | 8.4 |
| Southeast, except SP | 7.7 |
| São Paulo (SP) | 8.1 |
| South | 7.7 |
Experimental assembly procedures:
- Fix the rod to the base with the washer and the wing nut.
- Fix the 20 cm ruler, with masking tape, to the rod on the back side.
- Fix the clip to the rod in the same direction as the 20 cm ruler.
Note: If you find that the system has become too unstable, use masking tape to fix the base to the laboratory table.
EXPERIMENT I
To avoid a systematic error due to the construction of the spring, first place the larger washer and slide the clip on the rod so that the lowest part of the washer holder coincides with the value of on the ruler. Next, place one more washer on the washer holder and record the displacement value obtained in Experimental Data Record I. To help, we have added a pencil to the set provided so that you can mark the cardboard ruler without damaging it. Repeat the procedure, successively, until you have placed the four smaller washers.
In a typical laboratory class you would weigh each washer. In this OBF 2008 exam the value is already determined and appears in Table 1 on the cover of this exam.
Experimental Data Record I
| Number of washers | Position of the lower part of the washer holder (in cm) |
|---|---|
| Larger washer | 7.0 |
| 1 | |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 |
EXPERIMENT II
Remove all the washers and slide the clip so that the value of on the ruler is aligned with the washer holder. Now take the larger washer and record the displacement value obtained in Experimental Data Record II.
Experimental Data Record II
| Larger washer | Displacement value obtained (cm) |
|---|---|
| 1 |