RELATÓRIO DE COMO ESTUDAR CONCEITOS DE HIDROSTÁTICA
Por: eduardo.hto • 18/6/2020 • Relatório de pesquisa • 1.213 Palavras (5 Páginas) • 161 Visualizações
[pic 1]
LABORATÓRIO DE FÍSICA B
EXPERIMENTO DE EMPUXO
EDUARDO HARIEL TEIXEIRA DE OLIVEIRA
TURMA 22B
Objetivo:
Estudar conceitos de hidrostática. Obter a densidade de um fluido por meio dos experimentos de empuxo e pressão.
- Procedimento Experimental
Materiais utilizados:
- Um cilindro maciço
- Suporte
- Linha de Algodão
- Béquer
- Óleo de soja
- Balança Digital de precisão de 0,01g
- Paquímetro de precisão 0,05mm
Procedimentos:
Primeiramente, o béquer foi colocado na balança e foi feito a tara da mesma, após isso, foi colocado cerca de 200ml de óleo de soja no béquer, de modo a obter a massa do fluido. Depois o cilindro maciço (bloco) foi completamente submergido no fluido, pendurado pela linha de algodão presa ao suporte, assim encontrando a massa do sistema. Também foi medido com o paquímetro as dimensões do cilindro, obtendo dados suficientes para realização do experimento.
[pic 2]
Figura representando o diagrama de corpo livre utilizando a balança (Figura 1).
- Resultados e análise
Diagrama de corpo livre para o liquido sobre a balança (Figura 1):
N0 = ML*g
Diagrama de corpo livre para o bloco imerso no liquido (Figura 2):
T + E = Mb*g
Diagrama de corpo livre para o liquido e para o bloco imerso no liquido (Figura 2):
T + N1 - Mt*g = 0
N1 = Mt*g – T
Mt = ML + Mb, N1 = (ML + Mb) *g – T
Substituindo Mb seguinte equação:
N1 = (ML + Mb) *g – T
N1 = ML*g + [ (T + E ) / g ] *g – T
N1 = ML*g + [T + E] – T
N1 = N0 + E
E = (MT – ML) *g (Equação 1)
Conceito de empuxo (E):
Intensidade da força E = peso do fluido deslocado pelo bloco
E = Mf*g, Mf = massa do fluido deslocado pelo bloco
A densidade do fluido será: ρ = Mf / Vf, Vf = volume do fluido deslocado pelo bloco
Mf = ρ*Vf
E = (ρ*Vf) *g
Sendo totalmente imerso no fluido:
Vf = Vb, Vb = volume do bloco
E = ρ* Vb*g (Equação 2)
Utilizando a balança: Pode-se igualar a equação 1 com a equação 2:
E = (MT – ML) *g = ρ* Vb*g
Portanto: ρ = (Mt – ML) / Vb (Equação 3)
Calculo do volume do bloco (Vb):
Vb = Área da base * Altura(h)
Vb = π * (d/2)2*h, d = diâmetro do cilindro
Vb = π * (d2 * h / 4) (Equação 4)
Calculo da incerteza do volume do bloco (σVb) por propagação de erros:
Vb = π*(d2 * h / 4), Vb depende de duas variáveis: d e h, portanto:
σ2Vb = (δVb / δd)2 * σd2 + (δVb / δh)2 * σh2 (Equação 5)
onde:
(δVb / δd) = π * h/4 * (2d)
(δVb / δh) = π * (d2/4)
σd é a incerteza da medida de d e σh é a incerteza de h.
Calculo da incerteza da densidade (σρ) por propagação de erros:
ρ = (Mt – ML) / Vb, ρ depende de três variáveis: Mt, ML e Vb, portanto:
σ2ρ = (δρ / δMt)2 * σMt2 + (δρ / δML)2 * σML2 + (δρ / δVb)2 * σVb2 (Equação 6)
onde:
(δρ / δMt) = (1 - ML) / Vb
(δρ / δML) = (Mt - 1) / Vb
(δρ / δVb) = (Mt - ML) / Vb2
σMt é a incerteza da medida de Mt, σML é a incerteza da medida de ML e σVb é a incerteza da medida de Vb (Calculada com a equação 5).
DADOS | |
ML - Massa do fluido (óleo de soja) [g] | 182,59 |
Mt - Massa do sistema (fluido + bloco) [g] | 193,08 |
g - Aceleração da gravidade [m/s2] | 9,8 |
d - Diâmetro do bloco [mm] | 19,1 |
h - Altura do bloco [mm] | 40,1 |
Incerteza de d (σd) e h (σh) - (paquímetro) [mm] | 0,025 |
Incerteza de ML (σML) e Mt (σMt) - (balança) [g] | 0,01 |
Tabela de dados (Tabela 1)
...