Física II

Alunos: Gabriela Katschor[pic 1]

Vinicius Schindler

Welinton Trentin

Disiciplina: Física Experimental II

Cursos: Engenharia de Controle e Automação e Engenharia Mecânica

Luzerna, 18 de março de 2016

Resumo

Os experimentos feitos em aula consistem na abordagem da linearização da pressão, da densidade do óleo e do álcool. Para poder realizá-lo, foi empregado o uso de um tubo em forma de u, água, álcool, óleo, proveta e seringa que foram utilizados para tais experimentos. Tendo o intuito de analisar os valores obtidos experimentalmente, assim também, como os valores teóricos obtidos através de equações matemáticas e tabelas que foram feitas para alcançar os resultados da altura de cada elemento, desvio médio e pressão. Contudo, após todas estas etapas cumpridas, analisamos cada respectivo processo para podermos saber a diferença entre o experimento e a teoria, assim, podendo concluir o trabalho feito na prática e na teórica e atingir nosso objetivos.

Introdução

Ao contrário de um solido um fluido ele assume a forma do recipiente que são colocados , isso ocorre pelo fato de não resistirem as forças paralelas á sua superfície que se deve ao seu agrupamento separado de suas moléculas. Porem como nos fluidos  estamos mais interessados em substancias sem forma definida e que pode variar as propriedades não usamos  as medidas de força(N) e massa(kg) usamos respectivamente pressão dado pela formula de  onde F é dado pela força e A pela área de contato resultando em uma medida chamada pascal(Pa)(apenas podemos usar essa formula se força e área são constantes) e a massa especifica é dada pela formula   onde M representa a massa e V o volume do fluido(novamente apenas podemos usar se massa e volume forem constantes).[pic 2][pic 3]

Assim como todo alpinista e mergulhado sabe, a pressão aumenta com a profundidade podemos, facilmente perceber isso usando uma formula de equilíbrio em que um objeto fica estático quando esta submerso onde:

 ( substituindo respectivamente força e a massa pela pressão e massa especifica)[pic 4]

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Percebendo que :”A pressão em um ponto de um fluido em equilíbrio estático depende da profundidade de ponto, mas não da dimensão horizontal do fluido ou do recipiente”.  Através da conclusão da formula  acima foi realizado os  três experimentos requisitados no trabalhode física.[pic 8]

Como a linearidade da variação da pressão com a altura onde em um exemplo comum temos a agua que do oceano que a cada 10 metros temos tem o acréscimo de aproximadamente 1 atm (pressão atmosférica a nível do mar).

Facilmente podemos calculas essa variação quase que linear de pressão se soubermos a massa especifica do objeto porem através de algumas alterações  também conseguimos sem ele. Usando um tubo em formato de U que contem um liquido conhecido, como agua,  uma mangueira e uma vasilha que possua o liquido em questão que queremos descobrir . aplicando a formula    onde   é a variação da altura do liquido conhecido se percebe uma variação constante do     com a mesma variação de profundidade[pic 12][pic 9][pic 10][pic 11]

Para acharmos o  de um liquido apenas basta compara-lo com um conhecido, como a agua, onde sabemos que a   (altura deslocada da agua) vai gerar uma pressão que é igual ao    (do liquido desconhecido). Igualando ambas as situações temos que   .[pic 17][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

Objetivo

Determinar a densidade de líquidos miscíveis e imiscíveis por meio da pressão hidrostática.

Material

Tubo em forma de U, água, álcool, óleo, proveta, magueira de silicone transparente, tubo em forma de Y invertido, seringa, régua.

Fundamentação Teórica

No nível do mar, o ar ao nosso redor exerce uma pressão de 1 atmosfera ou 1,01 * 105 Pa (Pascal), essa é uma "pressão normal" para os nossos corpos. As pessoas que escalam, sabem que quanto mais se sobe (quanto maior a altura), menor será a pressão, e o ar vai se tornando cada vez mais rarefeito. Mergulhadores, tem conhecimento de quanto maior a profundidade, maior será a pressão. Por exemplo, se você trancar sua respiração, e descer dez metros de profundidade, seus pulmões irão contrair duas vezes o tamanho normal, pois há o dobro de pressão neles, obrigando-os a realizar tal procedimento. Quando ir retornando ao nível do mar, o ar vai se expandindo novamente, e os pulmões vão voltando para seu estágio habitual. de mergulho, o ar que sairá, terá a mesma pressão que a água sofre com a profundidade. Se não possuíse, não sairia do tanque. A cada dez metros abaixo do nível do mar, nossos pulmões sofrerão uma pressão de uma vez maior, por exemplo, a vinte metros, três vezes maior, a trinta metros, quatro vezes maior,... e assim por diante.

Para evitar os efeitos da descompressão rápida, o mergulhador deve subi 

Com a utilização de um tanque r lentamente e/ou fazer paradas periódicas, para que o gás dentro de seu corpo possa ser liberado vagarosamente. Caso o mergulhador suba rápido demais, a única solução é entrar em uma câmara pressurizada na qual a pressão do ar corresponda à profundidade em que estava. Então, a pressão vai sendo liberada vagarosamente.

As pressões encontradas por mergulhadores e alpinistas são chamadas de pressões hidrostáticas, pois se devem a fluidos em repouso (estáticos). Ela se dá pela fórmula:

P = ρgh

Onde, P é pressão hisdrostática (Pa ou atm), ρ é massa específica (kg/m³), g é aceleração da gravidade local (m/s²) e h é altura (m).

Desenvolvimento

No primeiro experimento, o objetivo era verificar a linearidade da variação da pressão. Introduzimos um tubo no álcool da proveta, e anotamos a diferença de nível da água no tubo em U para cada profundidade. Após isso, realizamos o cálculo da pressão, através da fórmula:

P = ρhg.

No segundo experimento, determinamos a densidade do óleo. Separamos  uma determinada quantidade de água e óleo em recipientes diferentes, em seguida colocamos primeiro a água no tubo em forma de U, após isso o oléo gradualmente em apenas um dos ramos do tubo e, com auxílio de uma régua, realizamos a medição da altura para cinco valores de altura dos líquidos até as interfaces líquido-ar. Após, realizamos o cálculo da densidade, através da fórmula, P = ρhg, em que a gravidade e as duas pressões, da água e do óleo serão iguais, se anulando, sobrando apenas: