Como descobrir a densidade do material - Ensaio de laboratório

Prévia do material em texto

Centro Universitário São Camilo – Espírito Santo 
Curso de Engenharia Civil
Laboratório de Física 
Professor: Gustavo Tosta Nicoli
Determinação da densidade através da 
massa e do volume
4º B
207609, Cássio Rigo Altoé
207099, Douglas Almeida Caçador
208003, Jhonatan de Souza Oliveira
205009, João Guilherme Soares Junior
208023, Julienderson Bartelli Gomes
207994, Rudhierico Ramos Ronfim
Cachoeiro de Itapemirim – ES
Agosto/2015
Cássio Rigo Altoé
Douglas Almeida Caçador
Jhonatan de Souza Oliveira
João Guilherme Soares Junior
Julienderson Bartelli Gomes
Rudhierico Ramos Ronfim
Determinação da densidade através da 
massa e do volume
Relatório Descritivo de Procedimentos Experimentais realizados no Laboratório para avaliação da disciplina de Física Experimental do Curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário São Camilo, ministrado pelo Prof. Gustavo Tosta Nicoli.
Cachoeiro de Itapemirim – ES
Agosto/2015
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
Nesse relatório será descrito como se acha a densidade de um material. Esses procedimentos foram realizados no laboratório de física do Centro Universitário São Camilo ES no dia 27 de agosto de 2015, pelo alunos do curso de Engenharia Civil, com a supervisão do professor Gustavo Tosta Nicoli. 
Densidade é uma propriedade específica de cada material que serve para identifica-lo. A unidade de densidade no SI é o quilograma por metro cúbico (kg/m³), embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por centímetro cúbico (g/cm³) ou o grama por mililitro (g/ml). Para gases, costuma ser expressa em gramas por litro (g/L). A equação que define a densidade é a descrita abaixo:
Conforme se observa na expressão matemática da densidade, ela é inversamente proporcional ao volume, isto significa que quanto menor o volume ocupado por determinada massa, maior será a densidade. 
Desse modo, vemos que a densidade de cada material depende do volume por ele ocupado. E o volume é uma grandeza física que varia com a temperatura e a pressão. Isso significa que, consequentemente, a densidade também dependerá da temperatura e da pressão do material. 
Na pratica, o objetivo foi encontrar qual o material de um solido fragmentado em cinco partes. Medindo sua massa e seu volume, foi montado um gráfico, que posteriormente foi feito uma reta média, onde destacamos pontos, achando a sua densidade e a mesma coisa, foi feita na reta superior e reta inferior, achando o limite do seu erro.
OBJETIVO
O objetivo deste relatório é mostrar os conhecimentos adquiridos através das aulas em laboratório e determinar a densidade das amostras do material trabalhando com sua massa e volume, calculando cada erro, e por fim determinar qual material ele se trata, comparando a densidade achada com uma tabela de densidade dos materiais.
MATERIAIS E EQUIPAMENTOS
1 balança 
1 proveta graduada 
Água
5 amostras de sólidos 
Figura 1 – Balança, proveta e amostra.
Fonte: Autor, 2015.
PROCEDIMENTOS E RESULTADOS
Foi escolhido um material (metal) fragmentado em 05 (cinco) partes, com tamanhos e massas diferentes, inumerados de 01(um) a 05 (cinco), sendo pesados e anotados os valores de cada um deles. Já com a proveta em mãos, foi colocado água em seu recipiente, tendo seu limite de 150 ml. Depois pegamos os metais e conforme a ordem de numeração, foi colocado um a um dentro da proveta, quando um objeto é mergulhado em água, ao ser submerso, desloca um volume de água igual ao seu próprio volume. 
Dados encontrados:
	
	MASSA
	VOLUME
	0
	0
	150 ml
	1
	51,45 g
	157 ml
	2
	68,45 g
	165 ml
	3
	67,14 g
	173 ml
	4
	67,49 g
	180 ml 
	5
	68,38 g
	189 ml
Como o volume acumulou, usaremos a massa acumulada:
	
	MASSA
	VOLUME
	0
	0
	150 ml
	1
	51,45 g
	157 ml
	2
	119,90 g
	165 ml
	3
	187,04 g
	173 ml
	4
	254,53 g
	180 ml 
	5
	322,91 g
	189 ml
A escala do gráfico foi calculado conforme a diferença de massa e volume. O erro deve ser calculado usando a metade da escala da precisão que o equipamento fornece, ou seja, como na proveta tem precisão de 2 ml, o erro do volume vai ser + ou – 1 ml, como a precisão da balança é 0,01 g, seu erro também vai ser a metade, + ou – 0,005 g. Então a abrangência do gráfico será da seguinte forma:
Eixo X (Volume):
[(189+1) – (157-1)] / 280 = 0,1214 ml/mm => 0,15 ml/mm
Eixo Y (Massa):
[(322,91+0,005) – (51,45-0,005)] / 180 = 1,5081 g/mm => 2 g/mm
Com os dados, foi montado um gráfico no papel milimetrado, com a escada de 0,15 ml/mm no eixo x e 2 g/mm no eixo y.
Densidade e soma das massas e volumes. 
	
	MASSA
	VOLUME
	DENSIDADE
	0
	0
	150 ml
	-
	1
	51,45 g
	157 ml
	7,350 g/ml
	2
	119,90 g
	165 ml
	8,556 g/ml
	3
	187,04 g
	173 ml
	8,392 g/ml
	4
	254,53 g
	180 ml 
	9,641 g/ml
	5
	322,91 g
	189 ml
	7,594 g/ml
Eixo y (massa) em gramas. Como visto anteriormente, 2 g/mm, com uma simples regra de três conseguimos marcar os pontos do gráfico:
2 g ___________ 1mm
 Massa ____________Y
Eixo x (volume) em ml. Como visto anteriormente, 0,15 ml/mm, com uma simples regra de três conseguimos marcar os pontos do gráfico:
0,15ml ___________ 1mm
 Volume ____________Y 
	
	VOLUME
	ΔVOLUME
	ACUMULADO
	0
	150 ml
	-
	
	1
	157 ml
	7 ml
	7 ml
	2
	165 ml
	8 ml
	15 ml
	3
	173 ml
	8 ml
	23 ml
	4
	180 ml 
	7 ml
	30 ml
	5
	189 ml
	9 ml
	39 ml
 
	Erro da Massa (y) em gramas
	Erro do Volume (x) em ml
	0,005
	1
Lembrando que a densidade é a massa sobre o volume. Cada milímetro no gráfico equivale 0,15ml para o volume e 2 gramas para a massa. Através do gráfico da página anterior podemos tirar os seguintes valor:
Para reta inferior, pagando 2 pontos temos: 
Massa = 27 mm x 2 = 54 g
Volume = 47 mm x 0,15 = 7,05 ml
Para reta superior, pagando 2 pontos temos: 
Massa = 33 mm x 2 = 66 g
Volume = 47 mm x 0,15 = 7,05 ml
Para reta média, pagando 2 pontos temos: 
Massa = 35 mm x 2 = 70 g
Volume = 56 mm x 0,15 = 8,4 ml
Dessa forma achamos 3 densidades, da reta inferior, superior e da reta media, portanto a densidade do material seria a média das 3 encontradas:
A densidade do material trabalhado é de 8,45 g/ml ou 8,45g/cm³
A partir da tabela mostrada anteriormente podemos concluir que nosso material de densidade 8,45 g/cm³ é um Latão. Isso porque foi o que mostrou a densidade mais parecida. A tabela mostra que o latão laminado possui 8,50 g/cm³ enquanto o latão recosido 8,40 g/cm³. 
 Figura 2 – Latão metálico. Figura 3 – Material utilizado.
 
 Fonte: Melmetais, 2015. Fonte: Autor, 2015.
Em uma busca para confirma essa afirmação basta comparar a foto do material encontrado com a do material usado no experimento. É possível observar que ambos tem uma cor amarelada. Provando assim que o resultado está correto.
CONCLUSÃO
Em qualquer obra de construção civil fica evidente a importância de determinar qual material está trabalhando, principalmente os metálicos, que as vezes não é possível distinguir apenas com a visão. Esse trabalho mostrou que de forma simples é possível determinar que tipo de material é uma determinada amostra apenas utilizando sua densidade. 
Dessa maneira o objetivo inicial foi concluído. Mostrar que é possível achar a densidade do material fazendo uma relação entre sua massa e volume e achando sua densidade, para pôr fim compara com uma tabela de densidade para pode dizer qual é o material trabalhado.
Este trabalho foi realizado com um material metálico. Futuramente pode ser feita uma nova experiência comum material não metálico para conferir se a precisão do resultado será a mesma.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
BRASIL ESCOLA. Franquia Educacional. Densidade. Disponível em: < http://www.brasilescola.com/quimica/densidade.htm>. Acesso em: 05 set. 2015.
EUROAKTION. Solução completa em Usinagem. Tabela de densidade dos materiais. São Bernardo dos Campos – SP. Disponível em: < http://www.euroaktion.com.br/Tabela%20de%20Densidade%20dos%20Materiais.pdf>. Acesso em: 05 set. 2015.
MELMETAIS. Buchas e mancais; Usinagem e estamparia em geral. Latão – Vantagens e desvantagens. São Jose dos Campos – SP. Disponível em: < http://www.melmetais.com.br/latao.php>. Acesso em: 05 set. 2015.