O Empuxo e Princípio de Arquimedes

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS – UEA

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA – EST

EMPUXO E PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES

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MANAUS – AM

2018

ALUNOS: PAULO VICTOR SILVA DE ARAÚJO

     ALUNEY ELFERR DE ALBUQUERQUE SILVA JUNIOR

EMPUXO E PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES

MANAUS – AM

2018

Objetivo

Determinar a existência da força de empuxo, comprovando o princípio de Arquimedes e encontrar a relação com a massa especifica do fluido.

Parte Teórica

Arquimedes, físico e matemático grego que viveu na Sicília de 287 a.C a 212 a.C, teria recebido de Heirão, rei de Siracusa, a incumbência de descobrir se a coroa que o soberano havia mandado confeccionar fora feita apenas com o ouro fornecido ao joalheiro ou se a coroa havia impurezas, como uma mistura com prata, isso sem destruir a peça. Enquanto tomava banho em uma banheira, ele reparou que a água saía da banheira quando ele entrava e que seu corpo estava mais leve como se estivesse sujeito a uma espécie de força contraria ao de seu peso. A partir desde evento, ele pôde desenvolver a sua ideia sobre o empuxo e enunciar que: “Todo corpo completa ou parcialmente mergulhado em um fluido experimenta uma força de flutuação (empuxo) para cima, cujo valor é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo”.

O Empuxo é a força exercida pelo fluido sobre um objeto mergulhado total ou parcialmente, com direção vertical e para cima. Assim quando um objeto é mergulhado ele desloca um volume, sendo q o empuxo é igual ao peso deste volume.

E = PFD

[pic 1]

Considerando que o peso do fluido deslocado é obtido pela formula:

PFD = mFD* g

E que a massa do fluido pode ser expressa através de sua massa especifica (p) multiplicada a seu volume (V) então obtém-se:

PFD = pF * VFD * g

E = pF * VFD * g

O volume deslocado pelo fluido é exatamente o mesmo volume do solido submerso na água, assim então pela formula, não há interferência pelo tipo do material do corpo, logo dois corpos de mesmo volume, mas densidades diferentes, se submersos a água, ambos sofrem a mesma força de empuxo, pois essa está relacionada apenas com o fluido.

O valor do empuxo não depende da densidade do corpo que é imerso no fluído, mas podemos usá-la para saber se o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio com o fluido:

Se:

• Massa especifica do corpo > massa especifica do fluido: o corpo afunda
• Massa especifica do corpo = massa especifica do fluido: o corpo fica em equilíbrio com o fluido
• Massa especifica do corpo < massa especifica do fluido: o corpo flutua na superfície do fluido

Caso seja medido o peso do bloco emerso (PS), será medido seu peso aparente (PAp), pois a força necessária pra erguer o corpo será menor, logo obtém uma nova fórmula para o empuxo:

E = PS - PAp

Como exemplo de uso do princípio de Arquimedes temos os submarinos utilizados pelas Forças Armadas. Enquanto o submarino mantém-se flutuando na superfície da água, podemos afirmar que o empuxo é igual ao peso e a embarcação mantém-se em equilíbrio. Para submergir, o submarino enche alguns reservatórios com água, assim, seu peso torna-se superior ao empuxo e ele afunda.

Parte Experimental

Materiais utilizados: becker, apoio de sustentação, um dinamômetro e um sólido.

Foram posicionados os materiais de forma que o becker fosse preenchido com 400ml de água, acima o dinamômetro na posição vertical preso, em uma de suas extremidades, ao apoio de sustentação, na outra está um sólido, com altura inicial maior que o nível da água.

Iniciando o experimento em si, foram marcados os dados iniciais, sendo eles, o volume inicial e o peso do sólido marcado pelo dinamômetro, em seguida o apoio foi baixado com o solido emergindo na água até que o becker marcasse 405ml, nesse momento a força mostrada no dinamômetro foi anotada e dada como a força peso aparente(P’), este processo foi repetido mais cinco vezes, sempre que o volume tivesse uma variação de 5 ml. Todos os valores para o processo realizado na água estão disponíveis na Tabela 1, juntamente com o cálculo do Empuxo obtido da subtração do peso inicial do sólido com o peso aparente.

Tabela 1- Empuxo na Água

Medida	Volume (cm³)	Peso P’ (N)	Empuxo E (N)
1	0	P= 0,44 ± 0,01	0
2	5 ± 3	0,40 ± 0,01	0,04 ± 0,01
3	10 ± 3	0,34 ± 0,01	0,10 ± 0,01
4	15 ± 3	0,30 ± 0,01	0,14 ± 0,01
5	20 ± 3	0,22 ± 0,01	0,22 ± 0,01
6	25 ± 3	0,18 ± 0,01	0,26 ± 0,01
7	30 ± 3	0,14 ± 0,01	0,30 ± 0,01

  Posteriormente o mesmo experimento foi realizado com álcool ao invés da água, encontrando o empuxo provocado pelo álcool nos mesmos valores para os volumes deslocados. Os novos dados estão disponíveis na Tabela 2.

Tabela 1- Empuxo no Álcool

Medida	Volume (cm³)	Peso P’ (N)	Empuxo E (N)
1	0	P= 0,44 ± 0,01	0
2	5 ± 3	0,40 ± 0,01	0,04 ± 0,01
3	10 ± 3	0,34 ± 0,01	0,10 ± 0,01
4	15 ± 3	0,30 ± 0,01	0,14 ± 0,01
5	20 ± 3	0,26 ± 0,01	0,18 ± 0,01
6	25 ± 3	0,22 ± 0,01	0,22 ± 0,01
7	30 ± 3	0,16 ± 0,01	0,28 ± 0,01