ANÁLISE EXPERIMENTAL E APLICAÇÕES INTERDISCIPLINARES DO SISTEMA MASSA-MOLA: UMA ABORDAGEM ATRAVÉS DA LEI DE HOOKE
DOI:
https://doi.org/10.61164/rmnm.v11i1.4171Palabras clave:
Sistema massa-mola; Lei de Hooke; Modelagem matemática; Aplicações interdisciplinares.Resumen
O sistema massa-mola é um modelo clássico da Física que representa fenômenos oscilatórios por meio da relação entre força e deformação, conforme descrito pela Lei de Hooke. Este trabalho tem como objetivo investigar experimentalmente esse sistema e modelá-lo matematicamente, destacando suas diversas aplicações interdisciplinares. A pesquisa teve início com um levantamento teórico sobre o funcionamento do sistema, seguido pela realização de experimentos e pela formulação de um modelo matemático baseado em equações diferenciais. As análises permitem explorar grandezas físicas como constante elástica, aceleração gravitacional e energia potencial elástica. Além disso, o estudo evidencia a aplicabilidade do sistema massa-mola em áreas como a engenharia civil (análise de estruturas sujeitas a abalos sísmicos), mecânica automotiva (sistemas de suspensão), engenharia elétrica (circuitos RLC), medicina (próteses e biomecânica) e física quântica (osciladores harmônicos). Dessa forma, o trabalho reforça o valor pedagógico e científico do tema, contribuindo para a compreensão integrada entre teoria, prática e aplicações reais.
Palavras-chave: Sistema massa-mola; Lei de Hooke; Modelagem matemática; Aplicações interdisciplinares.
Descargas
Referencias
BASSANEZI, Rodney Carlos. Modelagem Matemática: teoria e prática. São Paulo: Contexto, 2015.
BEER F.P. e JOHNSTON Jr. E.R. Resistência dos Materiais. 3. ed [Livro]. - São Paulo: Pearson Makron Books, 1995.
BURAK, Dionísio. Modelagem matemática: ações e interações no processo de ensino aprendizagem. 1992. Tese (Doutorado em Educação) – Faculdade de Educação. Universidade Estadual de Campinas. Campinas.
EMBARCADOS. Circuito RLC Série. Disponível em URL:https://embarcados.com.br/circuito-rlc-em-serie/acessado em 08/06/2025
FAZENDA, Ivani C.A. Interdisciplinaridade: história, teoria e pesquisa. 2 ed., Campinas: Papirus, 1995.
FORTES, M. Interdisciplinaridade: a integração possível. Revista Brasileira de Educação, v. 14, n. 40, p. 523–535, 2009.
PIZZANI, L. et al. A arte da pesquisa bibliográfica na busca do conhecimento. RDBCI: Revista Digital de Biblioteconomia e Ciência da Informação, Campinas, SP, v. 10, n. 2, p. 53–66, jul./dez, 2012. DOI: https://doi.org/10.20396/rdbci.v10i1.1896
R.A. Serway e J.W. Jewett, Princípios de Física III - Eletromagnetismo (Ed. Pioneira Thomson Learning, São Paulo, 2004), 1a ed.
SANTOS, Ricardo Ferreira dos. O uso da modelagem para o ensino da Função seno no ensino médio. 2014. 129f. Dissertação (Mestrado em Educação Matemática) – Faculdade 68 de Ciências Exatas e Tecnologia. Pontifícia Universidade Católica de São Paulo. São Paulo.
STOCCO, Katia Cristina Smole; DINIZ, Maria Ignez de Souza Vieira. Matemática: Ensino Médio, volume 2, 6 ed. São Paulo: Saraiva, 2010.
SCIENCEDIRECT. Biomechanics of human movement and its clinical applications. Disponível em URL:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1607551X11001835 acessado em 31/05/2025
KUDRA, Grzegorz; WITKOWSKI, Krzysztof; REZAEI, Mohammad Parsa; AWREJCEWICZ, Jan. Mathematical Modelling and Experimental Validation of Bifurcation Dynamics of One-Degree-of-Freedom Oscillator with Duffing-Type Stiffness and Rigid Obstacle. Journal of Vibration Engineering & Technologies, v. 12, p. 737–744, 2024. DOI: 10.1007/s42417-023-00871-2. DOI: https://doi.org/10.1007/s42417-023-00871-2
QU, Chuan et al. Modeling and analysis of a variable stiffness nonlinear permanent magnetic spring. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, v. 237, n. 14, 2023. DOI: 10.1177/09544062221144383. DOI: https://doi.org/10.1177/09544062221144383
SURYAWANSHI, Pradeepkumar; GUPTA, Abhishek. A novel mass spring model for simulating deformable objects. Journal of Mechanics of Materials and Structures, v. 18, n. 2, p. 143–168, 2023. DOI: 10.2140/jomms.2023.18.143. DOI: https://doi.org/10.2140/jomms.2023.18.143
TAKATA, Soichiro. Experimental identification of a lumped mass–spring system based on maximum likelihood estimation using steady response distribution of Fokker–Planck equation. Mechanical Engineering Journal, v. 10, n. 1, 2023. DOI: 10.1299/mej.22-00002. DOI: https://doi.org/10.1299/mej.22-00002
WANG, Qi et al. Experimental and Numerical Investigation of Vibration-Suppression Efficacy in Spring Pendulum Pounding-Tuned Mass Damper. Applied Sciences, v. 15, n. 8, p. 4297, 2025. DOI: 10.3390/app15084297. DOI: https://doi.org/10.3390/app15084297
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Revista Multidisciplinar do Nordeste Mineiro

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Authors who publish in this journal agree to the following terms:
Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication, with the work simultaneously licensed under the Creative Commons Attribution License, which permits the sharing of the work with proper acknowledgment of authorship and initial publication in this journal;
Authors are authorized to enter into separate, additional agreements for the non-exclusive distribution of the version of the work published in this journal (e.g., posting in an institutional repository or publishing it as a book chapter), provided that authorship and initial publication in this journal are properly acknowledged, and that the work is adapted to the template of the respective repository;
Authors are permitted and encouraged to post and distribute their work online (e.g., in institutional repositories or on their personal websites) at any point before or during the editorial process, as this may lead to productive exchanges and increase the impact and citation of the published work (see The Effect of Open Access);
Authors are responsible for correctly providing their personal information, including name, keywords, abstracts, and other relevant data, thereby defining how they wish to be cited. The journal’s editorial board is not responsible for any errors or inconsistencies in these records.
PRIVACY POLICY
The names and email addresses provided to this journal will be used exclusively for the purposes of this publication and will not be made available for any other purpose or to third parties.
Note: All content of the work is the sole responsibility of the author and the advisor.
