O DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS[pic 1][pic 2]

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

LABORATÓRIO DE FÍSICA IIIE

EQUIPE:

Luís Casemiro Maquiné da silva – 21551585

Saidy Rêgo Dinelly Souza          - 21854156

1. INTRODUÇÃO

Dentro do ramo da hidrostática, um dos tópicos fundamentais para ser compreendido é o empuxo, pois ele está muito presente em diversas aplicações na nossa vida. Assim como é frequentemente objeto de dúvida ou algo que intriga as pessoas no nosso dia a dia.

Um navio gigantesco e lotado de pessoas em seu interior, por exemplo. A primeira coisa que as pessoas costumam se questionar é “como algo tão grande e tão pesado pode ficar flutuando no mar?”. Como explicar também o fato de uma pessoa, ao entrar em uma piscina, ficar com aquela sensação de estar mais “leve”, ou simplesmente, nesta mesma piscina, entender o motivo de não conseguir afundar por completo uma bola de plástico preenchida com ar. São questões e aplicações como estas e entre outras que fazem deste tópico, algo extremamente necessário de se compreender, visto as inúmeras situações a aplicações no cotidiano das pessoas.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Retomando-se ao exemplo abordado no tópico anterior, a questão levantada por um indivíduo que mergulha em uma piscina e se questiona o motivo de se sentir mais leve, ou simplesmente ter muito mais facilidade em levantar e segurar uma outra pessoa em seus braços do que estando na superfície. Este exemplo em específico é interessante, pois foi através desta percepção, ao banhar-se em águas termais, que o filósofo e matemático grego Arquimedes de Siracusa deduziu e explicou os conceitos de empuxo.

Sua teoria se enuncia:

“Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação sofre a ação de uma força vertical e para cima que corresponde ao volume de líquido deslocado pelo corpo”

Segundo alguns historiadores, ele ficou tão entusiasmado e empolgado que saiu correndo gritando “Heureka! Heureka!” (Descobri! Descobri!). Portanto, para verificação da existência da força empuxo, Arquimedes preparou um experimento que consistia em analisar a medida desta força com auxílio de uma balança de braços iguais, conforme mostra a figura 1:

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Figura 1 – a) o contrapeso equilibra o corpo suspenso. b) a balança desequilibra quando o corpo é imerso em um líquido (água). T é tração do fio e P é a força peso. Fonte: RAMALHO, 2003)

Sua conclusão foi que, ao mergulhar o corpo em um fluido (item b), o líquido deveria necessariamente estar exercendo uma força (empuxo) na vertical para cima (assim como a força peso), provocando este desequilíbrio. Logo, matematicamente a tração T’ (figura b), também conhecida como peso aparente (Pap), pode ser esquematizada da seguinte forma:

T’ = P – E

ou

Pap = P - E

Bastava agora encontrar uma forma de determinar o valor desta força, para isto ele utilizou o mesmo sistema de balança, porém trabalhando com dois cilindros A e B que possuíam mesmo volume, no entanto A era todo preenchido e B era oco. Logo, ao mergulhar A no líquido e despejar um determinado volume de água para fora do recipiente, a balança desequilibrou-se novamente e, ao coletar esse volume despejado e adiciona-lo no cilindro B, o equilíbrio foi restaurado, assim como mostra a figura 2:

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Figura 2 – O empuxo é igual ao peso do volume de líquido deslocado pelo corpo. Fonte: RAMALHO, 2003)

Portanto, Arquimedes chegou à conclusão que a força empuxo do líquido estava relacionado a basicamente três grandezas: o volume do líquido transbordado (Vf), a densidade do mesmo (df) e a força gravitacional (g), chegando então na equação 1 (que é a mesma utilizada para os cálculos deste experimento):

E = df x Vf x g

1. OBJETIVO

Identificar o empuxo como a aparente diminuição da força peso de um corpo submerso num líquido. Iremos verificar experimentalmente a atuação do empuxo sobre um corpo com quatro parciais diferentes de seu tamanho imerso em um líquido (especificamente, água).

1. PARTE EXPERIMENTAL

MATERIAL NECESSÁRIO

• 1 recipiente com abertura lateral (balão de kitassato)
• _ 1 proveta graduada
• _ 1 dinamômetro graduado em Newton
• _ 1 cilindro de ferro
• _ 1 barra de ferro
• _ 1 barra de alumínio
• _ 1 haste metálica
• _ 1 copo de plástico
• _ ganchos e presilhas

A montagem do experimento está representada na Figura 4.1.

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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Usando o dinamômetro, registre o peso real do cilindro de ferro, da barra de ferro e de alumínio, conforme indicado na Fig.4.1a).

2. Coloque água no recipiente com saída lateral até a eminência de derramar pela abertura utilizando o copo de plástico para recolher a água transbordada (a água deve transbordar ao iniciar inserção do cilindro de ferro).

3. Como o cilindro de ferro preso ao dinamômetro, coloque-o dentro do recipiente com água e registre o peso aparente. Veja a Fig.4.1b). Recolha a água que transbordou no copo e determine o seu peso utilizando o dinamômetro (precisa subtrair a massa do recipiente).