O Relatório Hidrostática

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Ministério da Educação UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Londrina

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ENGENHARIA QUÍMICA

 

DISCIPLINA: FÍSICA II – FI62A– TURMA- EQ32

 

 

EXPERIMENTO:

Hidrostática

 

DISCENTES                               

Guilherme Zafra Garcia

Gustavo Cruz Rigonati

Lucas Yuji Kaneko

Vinicius Dias Alves

DOCENTE                                                                                                  Prof. Dr. Fernando da Silva Alves

 

 Londrina, 17 de abril de 2018.

Hidrostática

 

 

 

1 – Introdução

 1.1-Fluídos

Um fluido é uma substância que pode escoar. As substâncias que não possuem forma definida são classificadas como fluídos, podem ser líquidos ou gases. Os fluidos assumem a forma do recipiente em que são postos, eles se comportam dessa forma porque um fluido não pode resistir a uma força paralela à superfícies, eles exercem forças sobre todas as superfícies que limitam o movimento de suas moléculas. Estas forças são originadas pelas colisões das moléculas contra as superfícies, em todas as direções.

Observando macroscopicamente, em uma colisão perfeitamente elástica entre dois corpos esféricos, ou de um corpo com uma parede, há troca de quantidade de movimento entre estes corpos, sendo a variação da quantidade de movimento igual a um impulso num curto instante de tempo, então:

                                        (1)[pic 3]

Dessa forma, a força que exerce a pressão de um fluído sobre a parede do recipiente que o contém é resultado da transferência de momento das colisões elásticas das moléculas do fluído com a parede do recipiente.

1.2-Pressão

Suponha um recipiente cheio de fluido com um êmbolo de área que pode deslizar no interior de um cilindro fechado que se encontra sobre uma mola. Uma força de módulo é aplicada na mola e seu deslocamento é registrado assim que ela é comprimido pelo fluido. [pic 4][pic 5]

Podemos definir a pressão do fluido sobre o êmbolo como:

     (2)[pic 6]

Pressão é uma grandeza escalar e a sua unidade no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Pa. A unidade de força é o newton (N) e a unidade de área é o m2, ambas no SI. A razão entre força e área resulta em N/m2.

1 N/m2 = 1 pascal = 1Pa

1.3 - Pressão hidrostática

Considerando um recipiente com um fluído, a pressão exercida em uma região qualquer dentro do fluido:

        [pic 7]

Figura I - Objeto submerso em um fluido.

A pressão em um determinado ponto (ou superfície), de um líquido em repouso localizado em uma profundidade h em relação ao nível livre do líquido, é descrita pela relação:

      (3)[pic 8]

=  (4)[pic 9][pic 10]

Onde  é a pressão atmosférica local a segunda parcela da soma do lado direito é a pressão hidrostática dada pela relação entre ρ, a densidade absoluta do fluido, g que é a aceleração da gravidade local e h que representa a altura ou profundidade.[pic 11]

1.4-Princípio de arquimedes

Quando um corpo está total ou parcialmente submerso em determinado fluido, uma força de empuxo  exercida pelo fluido age sobre o corpo. A força tem sentido para cima e tem módulo dado por:[pic 12]

    (5)[pic 13]

onde é a massa do fluido deslocado pelo corpo.[pic 14]

Na situação  que um corpo flutua em um fluido, o módulo  do empuxo que age sobre o corpo é igual ao módulo de  da força gravitacional que age sobre ele. O peso aparente é o é o peso efetivo, ou seja,aquele que realmente sentimos e é dado por:[pic 15][pic 16]

        

  (6)[pic 17]

2 – Materiais

•  1 proveta graduada de 250 ml;
•  1 proveta graduada de 100 ml;
•  1 béquer de 250 ml c/ água;
•  1 balança digital;
• 30 arruelas;
•  1 régua milimetrada;
•  1 termômetro.

 

3 – Procedimento experimental

• Primeiramente, colocamos 150 ml de água na proveta de maior volume.
• Calculamos a área da base da proveta de 100 ml e a pesamos, assim como cada arruela.
• Inserimos a proveta menor dentro da proveta maior e medimos a distância inicial do fundo da proveta menor para a altura do nível de água.
• Colocamos uma arruela por vez e anotamos a distância em relação do fundo da proveta e o nível de água.

4 – Dados Experimentais

               Ao realizarmos o experimento, coletamos os seguintes dados da tabela abaixo sobre a relação do peso colocado na proveta com a profundidade.

Tabela 1 - Dados coletados na prática de Hidrostática

Peso (g)	Profundidade (m)
35,60	0,051
45,16	0,064
54,80	0.077
64,25	0,090
73,70	0,103
83,27	0,115
92,88	0,121
102,47	0,139
112,03	0,155
121,42	0,168
131,12	0,180

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5 – Cálculos e Análise

         Para o cálculo da pressão, utilizaremos a fórmula Eq. (2) e atribuindo g = 9,786 m/s². Com isso, temos para o primeiro peso da proveta: