Empuxo - Física Experimental II

1. Introdução

Na prática realizada no laboratório foi observado conceitos do Princípio de Arquimedes, relacionado ao empuxo, que afirma que quando um corpo está parcial ou completamente imerso em um fluido, este exerce sobre o corpo uma força de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado pelo corpo.

O Empuxo E é uma força de reação e ela existe porque a pressão da água é maior na parte inferior do objeto do que na parte superior, devido ao aumento da profundidade. De acordo com o Princípio de Arquimedes, o módulo da força de empuxo é dado por:

E= mfd x g

(onde mfd= massa do fluido deslocado e g= gravidade.)

O Dinamômetro utilizado no experimento, tem a finalidade de calcular o peso aparente do objeto ao ser submerso na água, sabendo que a força resultante entre o empuxo e a força peso é o peso aparente, tem-se assim outra forma de calcular o Empuxo.

(Peso Aparente) = Peso real – Módulo da força de Empuxo

1. Objetivo

Comprovar experimentalmente que a força que a água faz sobre um corpo imerso é diretamente proporcional ao volume da água deslocado utilizando equipamentos que irão ajudar nessa comprovação.

1. Material e Métodos

1. Material

• Um dinamômetro;
• Um cordão;
• Um cilindro de Arquimedes;
• Um Becker;
• Fita adesiva;
• Paquímetro;
• Água, sal e detergente.

3.2 Métodos

Primeiramente colocou-se 150ml de água dentro do Becker e duas gotas de detergente. Posteriormente mediu-se as seis marcações no cilindro de Arquimedes, e foi observado uma distancia de 1cm de um para o outro, e com paquímetro tomou-se duas medidas do cilindro, após isso pendurou o cilindro de acrílico no dinamômetro para medir o peso (peso real), antes de submergi-lo na água, colocou-se o Becker de água embaixo do cilindro com ele suspenso no dinamômetro. Aos poucos, emergiu-se o cilindro dentro do Becker com água, de modo que a cada marcação era anotado o peso aparente que era mostrado no dinamômetro e volume do líquido deslocado. Verificou-se uma nova medida a cada marcação.

Segue abaixo algumas anotações:

• Peso real do Cilindro de Arquimedes: [0,44 ± 0,10] N
• Diâmetro do Cilindro: [28,1± 0,5]x10-³ m (média)

1º medida	2º medida
27,1 x10-³ m	28,3 x 10-³ m

           Tabela 1: Medidas realizadas com o uso do paquímetro.

• A Tabela 2 foi construída em partes, a coluna 2 se refere ao peso aparente que era observado no dinamômetro emergindo o cilindro a cada medida no Becker, a coluna 3 foi medida com o uso de uma régua, e anotada a distancia entre cada marcação no cilindro, e a coluna 4 que mostra os valores do empuxo a cada marcação foi calculada pela a equação de peso aparente ( Peso aparente= peso real – módulo de força do empuxo) , citada na introdução.

Medida	Peso Aparente (N)	Altura (m)	Empuxo (N)
1	0,4 N	1 x 10-² m	0,04 N
2	0,34N	2 x 10-² m	0,10 N
3	0,24 N	3 x 10-² m	0,20 N
4	0,22 N	4 x 10-² m	0,22 N
5	0,14N	5 x 10-² m	0,30 N
6	0,08 N	6 x 10-² m	0,36 N

Tabela 2: Medidas anotadas pelos experimentadores.

1. Resultados e Discussões

Como podemos ver o valor do empuxo na posição 6, é [0,36 ± 0,10] N, usando o método do peso aparente, mas assumindo que o empuxo (E) depende da altura h conforme relação : E= b + ah, será usado o métodos dos mínimos quadrados para determinar o coeficiente linear (b) e o coeficiente angular (a), e para isso faz-se necessário a construção de duas tabelas:

x(m)	y = E(N)	x²(m)	x.y (N.m)
0,01m	0,04 N	0,0001m	0,0004m
0,02m	0,10 N	0,0004m	0,002m
0,03m	0,20 N	0,0009m	0,006m
0,04m	0,22 N	0,0016m	0,0088m
0,05m	0,30 N	0,0025m	0,015m
0,06m	0,36 N	0,0036m	0,0216m

∑y= E(N)	∑x (m)	∑(x²)	(∑(x))²	∑(x.y)	N
1,22N	0,21m	0,0091m	0,0441m	0,0538m	6

        Tabela 3. Valores necessários para o cálculo dos coeficientes.

        Tabela 4. Somatório das medidas.

                Após colocados os dados de medidas e empuxo em uma planilha no EXCEL, que já calculava direto os valores dos métodos dos mínimos quadrados foi anotado os valores acima e encontrados os valores do coeficiente de linear (b) e o coeficiente angular (a).

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