Descreva um experimento simples, aplicável em sala, para determinar a constante elástica k de um elástico…

Questão

Descreva um experimento simples, aplicável em sala, para determinar a constante elástica k de um elástico usado na brincadeira 'pular-elástico'. Indique materiais, procedimentos, medições (com valores de exemplo), equações (F = k·x) e cálculo final de k usando g = 10 m/s².

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Procedimento modelo: Fixe uma extremidade do elástico verticalmente e pendure massas conhecidas; meça a extensão x para cada massa. Materiais: elástico, régua (m), massas m = 0,20 kg; 0,50 kg; 1,00 kg. Medidas exemplo: para m=0,20 kg, x=0,040 m; m=0,50 kg, x=0,100 m; m=1,00 kg, x=0,200 m. Use F = m·g (g = 10 m/s²) e F = k·x ? k = F/x. Cálculos: para 0,20 kg: F=0,20·10=2,0 N ? k=2,0/0,040=50 N/m; para 0,50 kg: F=5,0 N ? k=5,0/0,100=50 N/m; para 1,00 kg: F=10 N ? k=10/0,200=50 N/m. Resultado: k ˜ 50 N/m (valor médio). Discussão: verificar linearidade (plotar F versus x), estimar incerteza a partir da dispersão e limitar masses para regime elástico do material.

Explicação

O experimento proposto utiliza a relação linear entre força e extensão do elástico, conforme a Lei de Hooke, permitindo calcular a constante elástica k. As medições de extensão para diferentes massas garantem a coleta de dados suficientes para uma análise precisa, e o cálculo da média de k a partir dos valores obtidos proporciona uma estimativa confiável. A discussão sobre a linearidade e incertezas é essencial para validar os resultados e entender as limitações do experimento.

Raio-X da questão

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