Relatório de Física II

[pic 1]

FÍSICA EXPERIMENTAL II

TEMA: EMPUXO – PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES

AULA 02

        

ARACAJU

12/08/2015

FACULDADE ESTÁCIO FASE

ENGENHARIA MECÂNICA

RELATÓRIO

FÍSICA EXPERIMENTAL II

Professor: Dr. Marcos Antonio Passos Chagas

COMPONENTES:

CRISTIANO ALVES NASCIMENTO

IRAN ALVES DE ARAÚJO

PAULO HENRIQUE DE SOUZA VIANA

THIAGO CAVALCANTE BARROS

WESLEI CALUMBY FERREIRA

LUCAS BRUNO DE ASSIS CARVALHO

JASON DE JESUS AZEVEDO

MARCOS SUELYVAN DA SILVA SOARES SANTOS

WANDER DANTAS DE ARAGÃO

INTRODUÇÃO

Conta-se que Arquimedes, físico e matemático grego (287-212 a.C) foi incumbido de identificar se a nova coroa do rei seria de ouro ou falsificada.

O ouro pesava mais do que qualquer outro metal conhecido na época. Mas como obter o volume do formato complicado de uma coroa?

Entretanto em uma banheira, observou que a água subia. Sentiu também que parecia mais leve na água do que fora. Aí lhe ocorreu que o peso que ele parecia perder enquanto na água seria o peso da água que subia quando ele entrava na banheira. Bastava pesar a coroa dentro e fora da água e poderia obter o volume da mesma. Eureka!

O princípio de Arquimedes trata da resposta de um fluido à presença de um corpo presente nele. O enunciado pode ser descrito com as seguintes palavras: todo corpo total ou parcialmente imerso em fluido em equilíbrio, na presença de um campo gravitacional (aceleração da gravidade), fica sob ação de uma força vertical ascendente aplicada pelo fluido; esta força é denominada empuxo (E) e sua intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Assim sendo, podemos escrever matematicamente:

[pic 2]

Nestas equações temos m sendo a massa de fluido deslocado e g o valor da aceleração da gravidade local (g = 9,8 m/s²). A massa de fluido deslocado pode ser associada ao seu volume e, logicamente, ao volume submerso do corpo da seguinte maneira (no caso de corpos com densidade uniforme):

[pic 3]

OBJETIVO

1. Determinar a densidade de um sólido pela comparação entre seu peso e o empuxo sobre ele, quando totalmente imerso em água, utilizando o princípio de Arquimedes.

2. Determinar a densidade de um líquido, através do resultado da medida realizada anteriormente com o sólido.

MATERIAL UTILIZADO

Corpo de massa m com fio, balança digital, tripé com haste, béquer com água e glicerina (ou óleo).

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1ª Parte: determinação da densidade de um sólido pela comparação entre seu peso e o empuxo sobre ele, quando totalmente imerso em água. Para isso, mediremos o empuxo diretamente com o auxílio de uma balança digital, conforme o período passado.

1) Medir a massa do corpo na balança digital (m1). Anotar esse valor na Tabela 1. Essa massa está relacionada ao peso aparente do corpo imerso no ar: P = m1.g;

2) Medir a massa de um béquer com água no qual o corpo será imerso, chamaremos de sistema béquer+água (m2). Anotar esse valor na Tabela 1.

3) Mergulhar totalmente o corpo (m1) no sistema béquer+água em cima da balança, conforme a Figura 1. Anotar o valor com o corpo totalmente imerso:

m3 = m2 + E

             g

Como a balança apresenta uma precisão muito boa, não será preciso repetir as medidas, como nas práticas anteriores, porém, certifique-se de que seus dados estão coerentes.

[pic 4]

Figura 1: Procedimento a ser realizado nas medidas das massas.

O efeito do empuxo do fluido sobre o corpo é sentido pelo fluido, que sofre uma força de reação igual e oposta.

O peso sobre a balança aumenta para um valor igual ao empuxo, aumentando a massa medida para m3. Anotar esse valor na Tabela 1.

A variação na massa medida está relacionada ao empuxo;

[pic 5]

Densidade relativa do corpo: é igual à razão entre seu peso e o empuxo do fluido sobre ele:

[pic 6]

Anotar os resultados com duas casas decimais após a vírgula e a partir dos dados obtidos determine a razão entre peso e empuxo.

Agora, usando o valor de Págua = 1,0 x 1,0³ kg/m³ (ou 1,0 g/cm³) para a densidade da água, determine a densidade do material pesquisado, conforme a fórmula:

[pic 7]

Temos a equação final para o cálculo da densidade do corpo, lembrando que Pf = Págua:

[pic 8]

Tabela 1: Dados Coletados na experiencia de empuxo

	Massa (Kg)	Peso (N)	P E	Pc (Kg/m³)
m1 (corpo)	0,044	0,431	5,5	5,5
m2 (béquer + água)	0,242	2,371
m3 (m2 + m1)	0,250	2,450

2ª Parte: determinação da densidade de um líquido com base na densidade do sólido encontrada anteriormente. Todo o procedimento utilizado na parte anterior deverá ser repetido. A única diferença está no líquido utilizado e na equação 3, onde a densidade do corpo, que é conhecida, é substituída pela densidade do fluido a encontrar. Temos a equação final para o cálculo da densidade do fluido: