Roteiro fisica

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Roteiro 
de Prática Experimental 
Lei de Stokes e a queda de um corpo em um meio viscoso 
Prof. Rafael Mendonça 
🡪 A lei de Stokes fornece a força de arrasto, FD, sofrida por uma esfera em queda livre 
em um meio viscoso, como ar, água, óleo etc. 
A. Materiais Necessários: 
Um conjunto para queda em meio viscoso, uma esfera de aço (corpo de prova), 
500 mL de água, 500 mL de óleo de cozinha, um ímã, uma interface Cidepe Lab200 
acoplada ao computador para medição de tempo de queda (cronômetro), e 2 sensores 
fotoelétricos. 
B. Parte Experimental 
1. Posicionar os sensores fotoelétricos nas posições 550, 600, 650 e 700 mm ao 
longo do conjunto para queda em meio viscoso. 
2. Conectar os sensores fotoelétricos aos canais do cronômetro da Cidepe Lab200 
(modelo EQ010H). 
3. Conectar o cabo USB entre o cronômetro e o notebook, e abrir o software 
CidepeLAB V4, para adquirir os tempos de queda da esfera, que será utilizada 
como corpo de prova. 
4. Despejar 500 mL de água no interior do conjunto para queda em meio viscoso. 
5. Preparar o cronômetro e medir o intervalo de tempo de queda da esfera de aço 
(a partir da superfície do líquido) entre o primeiro e o segundo sensor, repetindo 
isso por 6x, preenchendo a tabela abaixo e calculando a média dos tempos. 
Meio viscoso – água 
Cronômetros 
Intervalos de tempo (em segundos) 
∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆t4 ∆t5 ∆t6 ∆tmédio 
1 🡪 2 0,0275 0,0454 0,0457 0,0267 0,0453 0,0453 0,0393 
2 🡪 3 0,0458 0,0467 0,0462 0,0465 0,0453 0,0457 0,0460 
3 🡪 4 0,0477 0,0459 0,0451 0,0454 0,0455 0,0471 0,0461 
6. Repetir o procedimento (5) e medir o intervalo de tempo de queda entre o 
segundo e o terceiro sensor, bem como entre o terceiro e o quarto sensor preenchendo 
a tabela anterior. 
7. Medir as velocidades, em mm/s, em cada trecho e anotar a seguir: vm1 = 0,0393; 
vm2 = 0,0460; vm3 = 0,0461. 
8. A velocidade é diferente nos 3 trechos? Explique o porquê da diferença ou da 
igualdade dos valores nesses trechos. Use o conceito de velocidade terminal. 
 
Sim. A densidade do meio é diretamente proporcional à força de arraste. A quantidade 
de arrasto que atua em um objeto em queda depende da densidade da atmosfera e da 
forma do objeto. Quanto maior for a densidade da atmosfera, maior será a resistência 
ao movimento. Em curtas distâncias verticais, a diferença na densidade será pequena e 
insignificante para a maioria dos propósitos, mas para algo caindo da atmosfera superior 
há uma grande diferença. 
 
9. Retirar a água do interior do conjunto para queda em meio viscoso, e substituir 
por 500 mL de óleo de cozinha, repetindo os procedimentos (5) e (6) e preenchendo a 
tabela a seguir. 
Meio viscoso – óleo de cozinha 
Cronômetros 
Intervalos de tempo (em segundos) 
∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆t4 ∆t5 ∆t6 ∆tmédio 
1 🡪 2 0,0595 0,0570 0,0578 0,0575 0,0566 0,0579 0,0577 
2 🡪 3 0,0581 0,0601 0,0387 0,0580 0,0588 0,0612 0,0558 
3 🡪 4 0,0564 0,0592 0,0576 0,0574 0,0408 0,0350 0,0510 
 
 
10. Medir as velocidades, em mm/s, em cada trecho e anotar a seguir: Vm1 =0,0577; 
Vm2 = 0,0558; Vm3 = 0,510. 
11. A velocidade é diferente nos 3 trechos? Explique o porquê da diferença ou da 
igualdade dos valores nesses trechos. Use o conceito de velocidade terminal. 
 
Sim. A densidade do meio é diretamente proporcional à força de arraste. A quantidade 
de arrasto que atua em um objeto em queda depende da densidade da atmosfera e da 
forma do objeto. Quanto maior for a densidade da atmosfera, maior será a resistência 
ao movimento. Em curtas distâncias verticais, a diferença na densidade será pequena e 
insignificante para a maioria dos propósitos, mas para algo caindo da atmosfera superior 
há uma grande diferença. 
 
12. Medir a força de arrasto, FD, sofrida pela esfera de aço em cada fluido a partir da 
fórmula abaixo, bem como o coeficiente de viscosidade absoluta do fluido, . 
FD=P-E ou FD=3πηDesfvesf, 
onde P é a força peso da esfera de aço e E é o empuxo. Essas grandezas são dadas 
em unidades de dina. Além disso, Desf e vesf são respectivamente o diâmetro e a 
velocidade da esfera. Notar também que: 
P=desfVesfg, 
 
onde desf = 7,85 g/cm³ é a densidade da esfera, Vesf é o volume da esfera e g é a 
aceleração da gravidade. Além disso, o empuxo é dado por: 
E=dlíquidoVesfg 
 
3.3.3 Força Peso (P) 
𝑃 = 𝑑𝑒𝑠𝑓 . 𝑉𝑒𝑠𝑓 . 𝑔 
𝑃 = 7,85 .  4,49 .  9,8 
𝑃 = 345,4 
 
3.3.4.1 Força de Arrasto no Meio Viscoso Aquoso 
𝐹𝐷 = 𝑃 – 𝐸 
𝐹𝐷 = 345,4 – 44 
𝐹𝐷 = 301,4𝑁 
 
3.3.4.2 Força de Arrasto no Meio Viscoso Oleoso 
𝐹𝐷 = 𝑃 – 𝐸 
𝐹𝐷 = 345,4 – 39,2 
𝐹𝐷 = 306,  2𝑁