O Equilíbrio

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EQUILÍBRIO

Edimar M. S. Júnior; Isabella D. Simas; Luciana Maria Pacheco, Ludmilla K. F. Damasceno; Luiza M. B. Sydney; Michelly de S. Couto; Rita Daniela Ferreira; Marcelo Robert Fonseca

Universidade do Estado de Minas Gerais; Divinópolis – MG

Engenharia Civil, 3º Período 2018

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Palavras-chave: pressão; empuxo; fluido; Arquimedes; força peso.

Introdução

Ao aplicarmos uma força, provocamos uma pressão diretamente proporcional, a mesma, e inversamente proporcional a área da aplicação. Sendo a pressão, designada pela razão entre a força aplicada e a área da superfície. Segundo o princípio de Arquimedes "todo objeto sólido mergulhado em um meio fluido (líquido ou gasoso) sofre um empuxo (uma força) cuja direção segue de baixo para cima e a intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto". Este princípio permite entender por que os objetos sobem, descem ou permanecem em equilíbrio ao serem imersos em um fluido.

“Todo sólido imerso parcial ou totalmente em um fluido está sujeito a uma força vertical, de baixo para cima, denominada empuxo correspondente a tanto de líquido deslocado por este sólido. ” À medida em que um corpo vai afundando em um fluido, a pressão em seus pontos inferiores torna-se maior que a pressão nas partes superior. Essa diferença de pressão gera a força denominada de empuxo. Um dos exemplos mais comuns do empuxo ([pic 2]) no dia a dia, é carregar uma pessoa dentro da piscina, que visivelmente é mais fácil do que fora dela. Isso ocorre devido a força vertical para cima, sentido oposto à força peso, exercida pela água, causando o efeito de leveza.

O objetivo dos experimentos é de mostrar a ação da pressão e do empuxo de forma prática e simples.

Metodologia

Para o experimento 01, foi necessário: 1 garrafa pet; 1 tampa de caneta; massa de modelar; água. Primeiro foi vedado o bico da tampa da caneta com a massa de modelar, e com a mesma, foi feito uma bolinha e prendida na ponta inferior da caneta como mostrado no esquema da figura abaixo.

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Figura 1. Representação da tampa da caneta.

Foi adicionada água na garrafa até atingir sua borda. A tampa da caneta foi colocada dentro da garrafa e em seguida a garrafa foi tampada. Foi feita uma pressão com os dedos na lateral da garrafa e foi observado o movimento da tampa da caneta.

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Figura 2. Execução do experimento 01.

Para o experimento 02, foi necessário: 1 recipiente de vidro; dinamômetro de mola; 1 copo cilíndrico; água. Primeiro com o dinamômetro, foi medido o valor da força peso do corpo cilíndrico. No segundo passo, foi adicionado água ao recipiente de vidro, e lentamente, mergulhou-se o corpo cilíndrico na água. Conforme representado na figura ilustrativa abaixo.

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Figura 3. Representação da execução do experimento 02.

Resultados e Discussão 

No experimento 01, ao apertar a garrafa, a tampa que está lá dentro desce ao mesmo passo em que ao soltar a garrafa, a tampa sobe. Isso acontece, pois, o ar que está dentro da tampa se comprime, e a densidade do objeto diminui, o volume fica menor – a massa continua a mesma. Quando um líquido sofre pressão, todos os pontos daquele líquido também sofrem pressão, quando se aperta a garrafa, a pressão toda do líquido aumenta, forçando o ar no interior da tampa a se comprimir.