DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE UM SÓLIDO METÁLICO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

LABORATÓRIO DE FÍSICA GERAL 1 – 3057

DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE UM SÓLIDO METÁLICO

ACADÊMICOS:

TURMA:        

DOCENTE:

1. Resumo:

Foi proposta uma série de cálculos com a finalidade de chegar à densidade do material e a partir dela, identificar o metal em estudo. A partir da obtenção de alguns dados como diâmetros e altura do sólido foi possível chegar ao volume do mesmo e então à densidade, e, por fim, à identificação do metal. Os principais materiais utilizados foram: balança digital (marca Bel SSR 3000 Classe 2), com precisão de 1g; régua com precisão de 1 mm; paquímetro com precisão de 0,05mm; sólido metálico com dimensões D,d,h; além de uma calculadora Casio fx-82MS. Alguns cuidados foram tomados para melhor veracidade dos dados, como a calibração da balança digital, método da triplicata (a média de três medidas) intercalada entre os experimentadores, além é claro, a revisão árdua do processo de aferição e cálculo dos dados. Após análise dos resultados chegou-se à conclusão de que se tratava do metal latão.

2. Introdução Geral:        

O experimento a ser apresentado tem como proposito calcular o volume e a densidade de um metal sólido desconhecido, e a partir disso identificar qual o metal sólido a ser estudado.                                                                                                                                Mas o que são: volume e densidade?        O volume é a área ocupada por um material. De acordo com a equação da densidade (massa/volume), quanto maior for a densidade, menor será a área ocupada pelo material. (Exemplo: 1 kg de chumbo e 1 kg de algodão têm a mesma massa, ou seja, 1 kg. No entanto, a densidade do chumbo é muito superior à do algodão e, assim, ocupará menor espaço). Densidade é o termo usado para nomear a relação entre a massa (m) de um determinado material e o volume (v) que ele ocupa. A densidade é usada para determinar quanto daquela matéria pode ser colocada em uma determinada unidade de volume. A densidade, apesar de no SI (Sistema Internacional de Medidas) ser expressa em kg/m³, normalmente, assim como nesse relatório, é expressa em gramas por centímetro cúbico, ou seja, g/cm³, independentemente de se tratar de uma substância sólida ou líquida.                                                                                                                  Arquimedes teve grande importância no ramo da Ciência, especialmente na área da Hidrostática. Ele foi simplesmente foi o descobridor da Lei da Hidrostática: “Um corpo, mergulhado total ou parcialmente num fluido, sofre, da parte deste, uma impulsão vertical, de baixo para cima, igual ao peso do volume de fluido deslocado”. Apesar de sua grande importância no tema estudado, ele será mais aprofundado em relatórios posteriores, quando tratarmos especificamente a Lei da Hidrostática.

      “Brincar é condição fundamental para ser sério”                                                                                        - Arquimedes (287-212 a.C)

3. Objetivos:

- Saber o que é uma medida experimental;

- Compreender a importância da teoria de erros;

- Aprender a utilizar os principais instrumentos de medida do laboratório;

- Determinar a densidade de um sólido metálico expressando corretamente o resultado segundo a teoria de erros;

- Definir qual o sólido metálico estudado.

4. Fundamentação Teórica:

4.1. Densidade absoluta ([pic 1]

A Densidade absoluta (é definida como a quantidade de massa em uma unidade de volume:[pic 2]

[pic 3]

Equação 1

A densidade de sólidos e líquidos, segundo o SI (Sistema Internacional de Unidades) é expressa em quilograma por metro cúbico (Kg/m3). No entanto, o comum é ser usado em gramas por centímetro cúbico (g/cm³).

A densidade absoluta é específica para cada material, seja ouro, prata, cobre, etc. A densidade relativa funciona como uma identificação para cada material e se dá pela equação:

[pic 4]

Tendo em mãos a massa e o volume de um material desconhecido, basta fazer a razão entre a massa e o volume, obtendo a densidade. Se, ao fazer a razão, encontrar uma densidade de 19,3g/cm3, logo, o material é o ouro que possui essa específica densidade relativa.

4.2. Volume de um sólido metálico

O volume é o espaço ocupado por determinado material. É importante salientar que de acordo com a Equação 1 (ver 4.1.), a relação densidade-volume é inversamente proporcional. Portanto, quanto maior a densidade de um material, menor será o espaço ocupado pelo mesmo.

[pic 5]

Equação 2

4.3. Desvio Porcentual

O desvio porcentual é importante para nos dizer o quanto de erro há em determinada medida. Quanto menor a porcentagem do erro, mais preciso foi o experimento realizado. E é feito pelo módulo da razão da diferença entre o valor teórico e o experimental pelo valor teórico, o módulo é então multiplicado por 100%:

[pic 6]

Equação 3

5. Desenvolvimento Experimental:

5.1. Materiais Utilizados:

- Balança digital, com precisão de 1g (grama) e incerteza de ± 0,1g (A balança é um instrumento utilizado para aferir a massa de um determinado corpo, no nosso laboratório é utilizada a balança da marca Bel SSR 3000 Classe 2);

- Régua, com precisão de 1 mm (milímetro) e incerteza de ± 0,5mm (instrumento utilizado para medir pequenos comprimentos);

- Paquímetro, com precisão de 0,05mm e incerteza de ± 0,05mm (é um instrumento utilizado para medir pequenos comprimentos, como áreas internas e externas, profundidades e ressaltos);

- Sólido metálico, com as medidas de diâmetro menor d, diâmetro maior D, altura h aferidos neste experimento e expostas no decorrer do mesmo;

- Calculadora Casio fx-82MS (Utilizado para resolução de equações durante o experimento).