RELATÓRIO 2 - PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

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Mecânica dos Fluidos – Principio de Arquimedes
Artur Vinicius de Mesquita 
Bacharelado em Ciência e Tecnologia – Laboratório de Ondas e Termodinâmica – Turma XX 
Universidade Federal Rural do Semi-Árido – Campus Caraúbas
Rio Grande do Norte – Brasil
Experimento realizado em 18 de março de 2022
Partindo do conceito de mecânica dos fluidos e seguindo sobre o princípio de Arquimedes, realizamos um experimento prático para estudar o efeito das forças exercidas sobre um objeto quando mergulhados em um fluido. Esse relatório ira nos apresentar as análises e resultados, definindo experimentalmente o princípio de empuxo. 
Palavras chave: experimento, análise, resultados.
1. Introdução
Certamente você já teve a sensação de que os corpos submersos em uma piscina aparentam diminuir seus pesos, ou já se perguntou porque um cubo de gelo fica boiando na superfície de um copo contendo água. Estes e outros diversos exemplos que ocorrem no nosso cotidiano são aplicações do princípio de Arquimedes.
O princípio de Arquimedes (ou teorema de Arquimedes) diz que todo corpo totalmente imerso ou parcialmente imerso em um líquido qualquer fica sujeito a uma força vertical de baixo para cima, igual ao peso da porção de líquido deslocado pelo corpo. Esta força é denominada força de empuxo.
2. Abordagem Teórica
Figura1
O empuxo é um fenômeno familiar: um corpo imerso na água parece possuir um peso menor do que no ar. Quando o corpo possui densidade menor que a do fluido, ele flutua. O corpo humano normalmente flutua na água, e um balão cheio de hélio flutua no ar.
O princípio de Arquimedes afirma: Quando um corpo está parcial ou completamente imerso em um fluido, o fluido exerce sobre o corpo uma força de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado pelo corpo.
Se definirmos v como o volume de um fluido deslocado pelo corpo, a massa do volume deslocado pode ser dado por mf = dfVf.
Tendo o modulo do empuxo valor igual ao modulo do peso, temos que E = P = m.g, partindo disso, podemos definir empuxo como E = df . Vf . g.
Arquimedes formulou seu princípio para a água, mais ele funciona para qualquer fluido, inclusive o ar.
Quando um corpo mais denso que o liquido está totalmente imerso, vemos que seu peso é aparentemente menor que no ar. Este peso aparente é a diferença entre o peso real e o empuxo.
Paparente = Preal - E
3. Procedimento Experimental
Figura 2
Material utilizado:
· Tripé triangular com haste principal e suporte;
· Dinamômetro
· Recipiente em formato cilíndrico com êmbolo;
· Seringa sem agulha;
· Béquer contendo água. 
1) O primeiro passo do experimento medimos somente o peso do êmbolo com o uso do dinamômetro.
Pêmbolo = 0,64N
2) Em seguida montamos o sistema como tá na figura 2 na situação (1) e medimos com o dinamômetro o peso do recipiente cilíndrico sem água mais o êmbolo. Chamamos essa medida de D1:
D1 = 0,42N
3) Nesse parte foi adicionado água no béquer como mostra a situação (2) da figura 2. É possível observar no momento em que o êmbolo é mergulhado, ele sobe devido o empuxo aumentar e o peso aparente diminuir. Com o êmbolo completamente imerso na agua podemos obter a medida do peso do sistema medido pelo dinamômetro. Esta medida será D2:
D2 = 0,42N
4) Agora com o uso da seringa, enchemos o recipiente cilíndrico com água, como mostra a situação (3) da figura 2. E observamos que o sistema voltou ao equilíbrio, com o peso aumentando e se aproximando da posição inicial D1. Também é possível observar que o volume de água do recipiente é igual ao volume do êmbolo. Mais precisamente o valor de D3 é:
D3 = 0,88N
4. Resultados e discussão
1) Usando os valores de D1, D2 e D3 determine o empuxo sofrido pelo êmbolo quando estiver totalmente submerso.
E = 0
D2 = D1 – E
E = D1 – D2
E = 0,86 – 0,42
E = 0,44 N
D3 = D2 – E
E = D2 – D3
E = 0,42 – 0,88
E = – 0,46 N
2) Os valores de D1 e D3 são iguais ou diferentes? Explique.
São diferentes, mas muito próximos. Quando medimos D1 podemos observar que o empuxo aumenta e o peso aparente diminui. Medindo D3, podemos observar ao adicionar a água que o peso aumenta, voltando a aproximar ao valor de D1.
3) Utilizando a equação 5.1 calcule o volume da água deslocado pelo êmbolo. (Use a densidade da água = 1g/cm3)
E = pf.V
m.g/g = pf.V
Vf = m/pf = 0,042/1 = 0,042 ml
4) (A) Supondo que o êmbolo seja feito somente de material uniforme calcule a densidade do êmbolo.
E = pf.g.Vf
E = 1.9,81.0,042
E = 0,4116 N
E = pf.g.Vf
Pf = E/g.Vf
Pf = 0,44/9,81.0,042
Pf = 1,068 g/cm3
(B) Calcule o peso aparente quando o êmbolo estiver totalmente mergulhado na água.
Paparente = Pobjeto – E 
Paparente = 0,64 – 0,4116
Paparente = 0,2284 N
5) Um objeto com peso P mergulhado em um certo liquido sofre um empuxo E, descreva o que acontece quando:
(A) E > P => O objeto ira se deslocar no sentido positivo, para cima.
(B) E = P => O objeto ficará em equilíbrio.
(C) E < P => O objeto irá se deslocar no sentido negativo, para baixo.
6) Quais as condições necessárias para que um navio flutue?
O navio é oco e sua densidade média é menor que a densidade da água, mesmo considerando a sua parte de aço e a parte cheia de ar. Ele também encontra o equilíbrio parcialmente imerso, sendo sujeito a duas forças de modulo inverso. Força peso (P) e o empuxo (E) exercido pela água. O navio depende também do ponto de aplicação dessas forças. Força peso, aplicada no centro de gravidade que é físico e o empuxo aplicado no centro de empuxo, que é variável. 
7) Duas esferas de materiais diferentes, mas de msmo raio, têm pesos p1 e p2 (sendo p1 < p2). Elas estão paradas no fundo de um copo contendo água.
(A) Quais são as forças que atuam sobre as esferas?
Força normal, força peso e empuxo.
(B) Mostre que, apesar de serem de materiais diferentes, o empuxo sobre as esferas é o mesmo. 
Será o mesmo porque o volume deslocado, a gravidade e a densidade não vária de uma pra outra.
(C) Qual esfera terá maior força normal? Justifique sua resposta.
P2, pois p2 > p1. Logo terá maior força normal.
5. Conclusão 
Apresentamos aqui de forma clara e precisa os conceitos e definições, com exemplos práticos o estudo sobre o Princípio de Arquimedes. Trazendo todas as informações e dados resgatados do laboratório, com definições práticas sobre empuxo.
6. Referencias Bibliográficas 
· Sears & Semanski, Young & Freedman, Física II, Ondas e Termodinâmica, 12a Edição, Pearson 2008.
· < www.algosobre.com.br/fisica/principio-de-arquimedes-empuxo.html >
· < www.ppgenfis.if.ufrgs.br/mef004/20021/Angelisa/porqueonavioflutua.html >