PRÁTICA 02 - - PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES E DENSIMETRIA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LABORATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA
SEMESTRE 2023.2
PRÁTICA 02- PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES E DENSIMETRIA
ALUNO: ANDRESCA FERREIRA ARCELINO
MATRÍCULA: 538434
CURSO: ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
TURMA: 14
PROFESSOR: XXXXXXXXXXXXXX
1 OBJETIVOS
- Determinar a densidade de sólidos e líquidos.
- Verificar experimentalmente o princípio de Arquimedes.
- Determinar o empuxo.
- Verificar a condição para que um sólido flutue em um líquido.
2 MATERIAL
- Dinamômetro com graduação em N;
- Corpos sólidos (plástico, alumínio, chumbo, parafina, madeira);
- Líquidos (água, álcool);
- Garrafa plástica com tampa;
- Béquer de 140 mL;
- Proveta de 100 mL.
3 PROCEDIMENTO
Na aula prática o professor responsável iniciou com uma apresentação de slides a
respeito do assunto sobre o princípio de Arquimedes e Densimetria. Foi apresentado os
conceitos e fórmulas, assim como os materiais que seriam usados. Depois de uma breve
explicação do conteúdo, foram separados os grupos e os materiais, os materiais podem ser
consultados no tópico 2.
DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA (DENSIDADE) DE LÍQUIDOS
1- Utilizando o dinamômetro, pese a garrafa plástica vazia e com tampa. Anote seu peso em
N e calcule sua massa em gramas. Nessa prática, sempre que necessário, use g = 9,81 m/s2
↳ 0, 1/9, 81 = 0, 010𝑁 𝑚 = 𝑃/𝑔
𝑝 = 𝑚 * 𝑔 𝑚 = 0, 09/9, 81
𝑃 = 0, 010 * 9, 81 𝑚 = 0, 0091 𝑘𝑔 ⟶ 9, 17𝑔/𝑐𝑚3
𝑃 = 0, 09𝑁
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2- Meça numa proveta graduada 100 mL de água, coloque no recipiente de plástico e tampe,
pese, determine sua massa específica (densidade) e anote na Tabela 2.1.
- Massa específica1, 03 − 0, 09 = 0, 94𝑁
𝑚 = 𝑃/𝑔 𝑚/𝑉 = 95, 8/100 = 0, 0958𝑔/𝑐𝑚3
𝑚 = 0, 94/9, 81 = 0, 095𝑘𝑔 ⟶ 95, 8𝑔
3- Repita o procedimento 2- usando álcool. Anote na Tabela 2.1.
- Massa específica0, 85 − 0, 09 = 0, 76𝑁
𝑚 = 𝑃/𝑔 𝑚/𝑉 = 77, 4/100 = 0, 774𝑔/𝑐𝑚3
𝑚 = 0, 76/9, 81 = 0, 077𝑘𝑔 ⟶77, 4𝑔
DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA (DENSIDADE) DE SÓLIDOS
4- Determine o volume de cada amostra mergulhando-a em uma proveta graduada contendo
água. Anote na Tabela 2.1.
5- Pese, calcule a massa em gramas e determine a massa específica de cada uma das
amostras. Anote na Tabela 2.1.
Tabela 2.1 - Resultados experimentais para determinação da densidade.
AMOSTRA PESO
(N)
MASSA
(g)
VOLUME
(cm3)
MASSA ESPECÍFICA
(g/cm3)
Água 0,94 95,8 100 0,95
Álcool 0,76 77,4 100 0,774
Alumínio 0,61 62,1 25 2,48
Plástico 0,22 22,4 23,5 0,954
Chumbo 1,60 163,1 15 10,8
Madeira 0,22 22,4 25 0,896
Parafina 0,2 20,3 23 0,886
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VERIFICAÇÃO DA DENSIDADE RELATIVA
6- Coloque água no béquer de modo a verificar quais das amostras flutuam na água,
observe e anote na Tabela 2.2.
7- Repita o procedimento anterior usando álcool no lugar da água. Anote na Tabela 2.2.
Tabela 2.2. Comparação das densidades, responda SIM ou NÃO.
AMOSTRA FLUTUA
NA ÁGUA?
FLUTUA
NO ÁLCOOL?
ρamostra
é menor do
que ρágua?
ρamostra
é menor do
que ρÁlcool?
Alumínio NÃO NÃO NÃO NÃO
Plástico NÃO NÃO NÃO NÃO
Chumbo NÃO NÃO NÃO NÃO
Madeira SIM SIM SIM SIM
Parafina SIM NÃO SIM NÃO
8- Coloque cerca de 60 mL de água na proveta e determine o peso aparente das amostras
de alumínio, plástico e chumbo, pesando-as totalmente mergulhadas na água. Anote na
Tabela 2.3.
9- Repita o procedimento anterior usando álcool.
Tabela 2.3 - Peso aparente das amostras.
AMOSTRA Peso aparente na água (N) Peso aparente no álcool (N)
Alumínio 0,38 0,44
Plástico 0,020 0,060
Chumbo 1,56 1,58
10- Determine o empuxo multiplicando a densidade de cada líquido, água ou álcool (obtida
no procedimento 5), pelo volume determinado no procedimento 4 e pela aceleração da
gravidade g (9,81 m/s2). Anote nas Tabelas 2.4 e 2.5.
11- Determine o empuxo pela diferença entre o peso real e o peso aparente quando o
corpo está imerso num líquido e anote nas Tabelas 2.4 e 2.5.
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Tabela 2.4 - Empuxo na água.
AMOSTRA Alumínio Plástico Chumbo
VOLUME (m3) 0,000025 0,0000235 0,000015
EMPUXO (N)
Densidade do Líquido (kg/m3) X volume (m3) X g (m/s2)
0,244 0,229 0,150
EMPUXO (N) (peso real) – (peso aparente) 0,38 0,20 0,04
Tabela 2.5 - Empuxo no álcool.
AMOSTRA Alumínio Plástico Chumbo
VOLUME (m3) 0,000025 0,0000235 0,000015
EMPUXO (N)
Densidade do Líquido (kg/m3) X volume (m3) X g (m/s2)
0,193 0,181 0,116
EMPUXO (N) (peso real) – (peso aparente) 0,32 0,16 0,02
4 QUESTIONÁRIO
1 – Baseado nos dados experimentais obtidos, qual a massa em quilogramas
de:
a) Um m3de água.
1 m³ = 1.000.000 cm³
𝑚 = 𝑝 * 𝑉 → 0, 0958 * 1. 000. 000 = 9, 58𝑥102𝑔 
9, 58𝑥102𝑔 = 9, 58𝑥102𝑔/1000 = 0, 958𝑘𝑔
b) Um m3de álcool.
𝑚 = 𝑝 * 𝑉 → 0, 774 * 1. 000. 000 = 7, 74𝑥103𝑔 
7, 74𝑥103𝑔 = 7, 74𝑥103𝑔/1000 = 7, 74 𝑘𝑔
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2 – Que conclusão podemos tirar dos resultados da Tabela 2.2.
⇾ Concluímos que se o objeto tiver uma densidade menor que o fluido no qual foi inserido ele irá
flutuar. Se ele tiver uma densidade maior que a do fluido ele vai afundar no fluido.
3 – Gelo é água em estado sólido. Por que o gelo flutua na água?
⇾ Devido a essa diferença de densidade, o gelo é mais leve e flutua na água. Isso ocorre porque,
quando o gelo é colocado na água, a força de empuxo exercida pela água sobre o gelo é maior do
que o peso do gelo, fazendo com que ele flutue.
4 – Uma esfera maciça de chumbo flutua no mercúrio? Justifique.
⇾ Não, uma esfera maciça de chumbo não flutuaria no mercúrio. Isso ocorre porque o mercúrio é
substancialmente mais denso do que o chumbo. A densidade do chumbo é cerca de 10,8 gramas
por centímetro cúbico (g/cm³), enquanto a densidade do mercúrio é de aproximadamente 13,6
g/cm³. Portanto, a densidade relativa do chumbo em relação ao mercúrio é inferior a 1. De acordo
com o princípio de Arquimedes, um objeto flutua quando a força de empuxo exercida pelo líquido
sobre o objeto é igual ou maior que o peso do objeto. No caso do chumbo e do mercúrio, o peso do
chumbo seria maior do que a força de empuxo exercida pelo mercúrio. Isso significa que o chumbo
afundaria no mercúrio, em vez de flutuar.
5 – Um objeto metálico, totalmente mergulhado em água, sofre um empuxo de 50 N.
Baseado nos dados obtidos nessa prática, qual o valor do empuxo que esse objeto sofreria
totalmente mergulhado no álcool?
- Em água: - Em álcool:
𝐸 = 𝑝 * 𝑉 * 𝑔 → 𝑉 = 𝐸/𝑝 * 𝑔 𝐸 = 𝑝 * 𝑉 * 𝑔
𝑉 = 50/1000 * 9. 81 = 0, 0051𝑚3 𝐸 = 0, 76 * 0, 0051 * 9, 81 = 0, 0380 𝑁
6 – Como a massa específica do líquido influi no empuxo?
⇾ A massa específica do líquido afeta o empuxo. Quanto maior a massa específica, maior o
empuxo. O empuxo é determinado pelo peso do fluido deslocado pelo objeto.
7 – Uma aliança de “ouro” tem volume de 0,58 cm3. Sabendo-se que a aliança tem uma
massa de 9,5 g, podemos dizer que a aliança é de ouro puro? A massa específica do ouro é
19,3 g/cm3.
𝐷 = 𝑀/𝑉
𝐷 = 9, 50/0, 58 ≈ 16, 4𝑔/𝑐𝑚3 
6
https://www.google.com/search?q=chumbo
https://www.google.com/search?q=merc%C3%BArio
https://www.google.com/search?q=merc%C3%BArio
https://www.google.com/search?q=chumbo
https://www.google.com/search?q=chumbo
https://www.google.com/search?q=merc%C3%BArio
https://www.google.com/search?q=chumbo
https://www.google.com/search?q=merc%C3%BArio
https://www.google.com/search?q=Arquimedes
https://www.google.com/search?q=chumbo
https://www.google.com/search?q=merc%C3%BArio
https://www.google.com/search?q=chumbo
https://www.google.com/search?q=merc%C3%BArio
https://www.google.com/search?q=chumbo
https://www.google.com/search?q=merc%C3%BArio
⇾ A densidade da aliança é menor do que a do ouro puro, com isso podemos concluir que ela não é
feita de ouro puro.
8 – (a) Um cubo de gelo está flutuando em um copo de água a 0 oC. Quando o gelo fundir, o
nível da água no copo subirá? Explique.
⇾ Sim, quando o gelo fundir, o nível da água no copo subirá. Isso ocorre devido ao fato de que o
gelo flutuante já estava ocupando parte do volume da água líquida. Quando o gelo se transforma
em água, o volumeocupado pelo gelo derretido é menor do que o volume ocupado pelo gelo
sólido. Assim, a água resultante do gelo derretido ocupa um espaço maior, levando ao aumento
do nível da água no copo.
(b) Se o cubo de gelo contém um pedaço de chumbo no seu interior, o nível da água no
copo baixará quando o gelo fundir? Explique.
⇾ Quando o gelo derreter no copo, o nível da água não diminui, mesmo que haja um pedaço de
chumbo dentro do gelo. Isso acontece porque a quantidade total de água e chumbo no copo
permanece a mesma antes e depois da fusão do gelo. A presença do chumbo não faz com que o
nível da água mude, pois a quantidade de matéria (massa) não é afetada durante o processo de
fusão do gelo.
9 – Um estudante tem 72,0 kg de massa.
(a) Supondo que seu volume seja 0,075 m3, qual é o empuxo sobre o estudante devido ao
ar?
𝑝 = 1, 2𝑘𝑔/𝑚3 𝐸 = 𝑃 * 𝑉 * 𝑔
𝑉 = 0, 075𝑚3 𝐸 = 1, 2 * 0, 075 * 9, 81
𝑔 = 9, 81𝑚/𝑠2 𝐸 ≈ 0, 88𝑁
(b) Qual é o peso aparente em kgf que o mesmo obtém ao se pesar?
→ (A massa específica do ar é 1,3 kg/m3) .
𝑃' = 𝑃 − 𝐸
𝑃' = (72, 0 * 9, 81) − 0, 88
𝑃' = 706 − 0, 88 = 705 𝑁
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10 – O estudante da questão anterior flutuaria na água? Justifique.
→ 72, 0 * 9, 81 = 705 𝑁
𝐸 = 𝑃 * 𝑉 * 𝑔
𝐸 = 1000 * 0, 075 * 9, 81
𝐸 = 736 𝑁 
⇾ Como o empuxo é maior do que o peso do estudante, o estudante flutuaria na água.
CONCLUSÃO
O princípio de Arquimedes que afirma que um corpo imerso em um fluido sofre um
empuxo igual ao peso do fluido deslocado, foi observado através dessa prática que
proporcionou uma compreensão valiosa sobre os conceitos fundamentais da hidrostática e
da determinação de densidades. A observação das variações no empuxo ao variar a
densidade e o volume do corpo submerso mostrou como funciona essa lei fundamental da
física.
Além disso, a densimetria revelou-se uma técnica crucial para medir densidades de
objetos e substâncias. A determinação precisa das densidades de materiais desconhecidos,
usando a relação entre massa e volume, relação muito usada para realizar os cálculos das
questões propostas da prática, permitiu uma caracterização mais completa das amostras
testadas.
Concluo, portanto, que a prática em questão proporcionou uma sólida base
experimental para compreender e aplicar os princípios de Arquimedes e a densimetria. Esses
conceitos têm aplicações significativas no ramo da minha engenharia e em diversas áreas da
ciência. Os conhecimentos adquiridos nesta aula serão úteis em futuras investigações e
aplicações práticas.
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