relatorio de fisica 2

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS
ENGENHARIA CIVIL
GOIÂNIA
2014
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
FORÇA DE EMPUXO
(RELATÓRIO AULA 7)
Alunos: Andreza Neves, Gabriela Azeredo Bastos, Júlio Cezar Macário, Mateus Fukushima
Turma: B02-1
Data da experiência: 23 de setembro de 2014 
Professor: Henrique 
OBJETIVOS
Mostrar que a força de empuxo em um objeto depende do volume submerso do objeto
INTRODUÇÃO
O Princípio de Arquimedes é uma consequência das leis da estática dos fluidos. Quando um corpo é total ou parcialmente mergulhado em fluido (liquido ou gás) em equilíbrio, o fluido exerce pressão em todos os pontos da superfície do corpo que esteja em contato com ele. A pressão é maior nas partes imersas mais profundas. A resultante de todas estas forças de pressão é uma força vertical dirigida para cima, denominada empuxo do fluido, sobre o corpo imerso. Podemos determinar o módulo e o sentido desta resultante, como se segue.
A pressão em cada ponto da superfície não depende do material do qual o corpo é feito. Suponhamos, então, que o corpo, ou a porção deste corpo que esteja imersa, seja substituído por fluido, da mesma natureza que aquele que envolve o corpo. Esse fluido receberá a mesma pressão que atuava no corpo imerso e estará em equilíbrio. Então a resultante das forças que atuam nele será vertical, para cima, de módulo igual a seu peso, e deverá passar pelo centro de gravidade. Deste resultado segue-se o Princípio de Arquimedes, que é enunciado da seguinte maneira: “todo corpo total ou parcialmente imerso em um fluido recebe deste um empuxo vertical dirigido para cima, de módulo igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo”.
Onde ρf é a densidade do fluído, mf é a massa do fluido deslocado, V é o volume do objeto que está submerso e g é a aceleração da gravidade.
 Uma vez que o volume é igual à área da seção transversal A multiplicada pela altura submersa h. Logo, a força de empuxo é dada por:
Se o objeto é mergulhado no fluido enquanto a força de empuxo é medida, a inclinação do gráfico de Fe versus h é proporcional à densidade do fluído. 
Vimos que a força atua verticalmente para cima, passando pelo centro de gravidade do fluido que ocupava o lugar agora ocupado pelo corpo (fluido deslocado). O ponto correspondente do corpo submerso chama-se centro de empuxo.
MATERIAIS UTILIZADOS
a) Cilindro metálico com gancho (aproximadamente 2 cm de diâmetro e 6 cm de comprimento); 
b) Base e suporte para vareta; 
c) Copo com bico (1000 ml); 
d) Macaco hidráulico de laboratório (SE-9374); 
e) Régua; 
f) Corda; 
g) Dinamômetro; 
h) Água.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
a) Monte o dinamômetro em uma vareta horizontal com o gancho para baixo; 
b) Meça o diâmetro do cilindro metálico. Calcule a área da seção transversal A e registre o transversal na tabela 1; 
c) Coloque o béquer com água sobre o macaco hidráulico posicionando-o abaixo do cilindro suspenso. O fundo do cilindro deverá estar tocando levemente a superfície da água. Neste momento a força de empuxo é zero, meça o peso do cilindro (PR); 
d) Mergulhe o cilindro de cinco em cinco milímetros na água anotando na tabela 2 os valores da força peso (PA). Obtenha os módulos da força de empuxo para cada valor de h: FE = PR - PA; 
e) Com os valores da Força de Empuxo (FE) e da profundidade (h), construa um gráfico de FE x h e calcule a inclinação da reta (tg θ); 
f) Calcule a densidade da água fazendo o valor da inclinação do gráfico igual a
g) Compare o valor calculado com o valor teórico.
RESULTADOS
Tabela 1
	Item
	Valor
	Área (secção transversal A=πR²)
	0,038 m²
	Peso real do cilindro (PR)
	6,5N
	Inclinação do gráfico (tg θ)
	59°
	ρ, densidade da água (experimental)
	Kg/m³
	ρ, densidade da água (teórica)
	1000 Kg/m³
	Erro percentual
	%
Tabela 2
	h (10-³ m)
	PA (N)
	FE (N)(10-²)
	h (10-³ m)
	PA (N)
	FE (N)(10-²)
	5
	0,635
	1,5
	35
	0,52
	13
	10
	0,625
	2,5
	40
	0,5
	15
	15
	0,6
	5
	45
	0,48
	17
	20
	0,58
	7
	50
	0,46
	19
	25
	0,555
	9
	55
	0,45
	20
	30
	0,54
	11,1
	60
	0,43
	22
CONCLUSÃO
No experimento que realizamos, mergulhamos um objeto cilíndrico em um meio liquido (no caso do nosso experimento a água), e esse liquido exerce uma força sobre este objeto, cuja tem o mesmo sentido da força da gravidade mas direção oposta, ou seja, enquanto a gravidade tenta empurrar o objeto para dentro do liquido, ele com sua força de empuxo empurra o objeto para fora. 
Com isso, pode-se afirmar que existe uma diferença entre a força peso de um corpo em contato com o ar e este mesmo corpo mergulhado em algum líquido, e essa força diminui quando o corpo está mergulhado em um líquido, reforçando o Princípio de Arquimedes.
É possível provar a relação entre o volume do objeto que está imerso com a força de empuxo exercida nele. Quanto maior o volume do objeto, maior o volume deslocado de fluido e consequentemente maior a força de empuxo ou quanto maior a densidade, menor é a força de empuxo. Percebemos então que o volume é uma grandeza diretamente proporcional a força de empuxo e a densidade uma grandeza inversamente proporcional. Como é de comum, a direção da força de empuxo nesse experimento é vertical e sentido para cima.