Relatório de Física Experimental Básica Mecânica

Relatório de Física Experimental Básica – Mecânica

Experimento 1: Densidade de um líquido

Data: 17/08/2020

Aluna: Mércia Caroline Nogueira Martins

1-Introdução

        Há aproximadamente 2.250 anos, o Matemático e Físico Arquimedes, fazia grandes descobertas que contribuiriam muito para a física. Entre seus estudos estavam a alavanca, a polia e o parafuso de Arquimedes, que servia como uma bomba d’água. Arquimedes foi o pioneiro nos estudos da hidrostática.

        Conta a história, que ao Arquimedes entrar em sua banheira com água, a água transbordava, pois pelo princípio da impenetrabilidade dois corpos não ocupam o mesmo espaço físico. Ele percebeu então que a quantidade de água que havia transbordado era igual ao seu volume, iniciando os estudos sobre densidade.

        Em seus estudos Arquimedes elaborou o que hoje conhecemos como Princípio de Arquimedes:

“Todo corpo mergulhado total ou parcialmente em um fluido sofre uma força vertical, dirigida de baixo para cima aplicada no centro de massa, igual ao peso do volume do fluido deslocado”.

        A força na qual se refere é chamada de Empuxo, que ocorre devido à diferença entre as pressões no corpo. O módulo dessa força pode ser calculado por

[pic 1]

 volume de líquido deslocado x densidade x força gravitacional g

ou seja, o peso em N do líquido deslocado.

        Ao mergulharmos um objeto em um líquido, esse objeto sofre a ação de duas forças: a força peso, vertical e pra baixo, e a força de empuxo, vertical e pra cima.

        Ao medirmos o peso de um objeto mergulhado em um líquido, o valor que obtemos é a força peso real menos a força de empuxo exercida pelo líquido, a essa força chamamos peso aparente (P’).

[pic 2]

Assim, sabendo os valores de P’, P e V, podemos determinar a densidade do líquido.

2-Objetivos

        O objetivo desse experimento é determinar a densidade de um líquido no qual foi mergulhado um cilindro de alumínio.

3-Procedimentos e discussão

        Com o auxílio de um dinamômetro foi medido o peso(p) do cilindro e com um paquímetro foi medida a altura(H) e o diâmetro(d) do mesmo a fins de calcular o volume do objeto:

P = (0,965 ±  0,005)N,

H = (85,00 ± 0,05)mm e

d=(20,20 ±  0,05)mm.

        O volume do cilindro é Calculado pela fórmula: V = A × H, onde A= área da base do cilindro.

[pic 3][pic 4]

V = π (d/2)² h

V =  π (10,10 ±  0,025)² × (85,00 ± 0,05) mm³

        Aproximando π = 3,14

V = 3.14 × (102.01 ± 0,51 mm²) × (85,00 ± 0,05 mm) =  3,14 (8670,85  ± 48,45) mm³

V = (27.226,47 ± 152,13) mm³  = (27,23 ± 0,15) cm³

        

        O volume de cada graduação do cilindro equivale a 1/8 do volume total, já que são 8 graduações.

v = (27.226,47 ± 152,13) mm³ / 8 = (3.403,31 ± 18,85) mm³ = 3,40 ± 0,019 cm³

        Em seguida, o cilindro foi mergulhado gradualmente no líquido, e o dinamômetro mediu o peso aparente em cada graduação. Foram registrados os seguintes dados:

Nº de cilindros mergulhados	Peso aparente (N) (± 0,005)	Volume mergulhado (cm³) (±18,85)
1	0,930	3,40
2	0,885	6,80
3	0,840	10,20
4	0,800	13,61
5	0,760	17,02
6	0,715	20,42
7	0,675	23,82
8	0,635	27,23

Tabela 1: Dados registrados durante o experimento

A partir dos dados obtidos é fácil montar um gráfico de P’ em função de V. Usando o software SciDAVis para plotar os pontos e fazer o ajuste linear obtemos o seguinte gráfico:

        [pic 5][pic 6]

        A relação linear Ax + b  advém da fórmula de P’

[pic 7]

onde V = v × n[pic 8]