Pratica 1 - Lab fisica B

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RELATÓRIO PRÁTICA 1
Determinação da densidade de sólidos e líquidos
GFI 128 - Laboratório de física B
Turma 11B
Docente: Horácio Santana Vieira.
Discentes
Carolina Machado Medeiros
Guilherme Silva Pianca
Luciana Martins da Silva
Rania Brenda Julio Silva
Roberta Zati Moreira
Lavras-MG
Abril de 2023
Resumo
A determinação da densidade específica dos materiais é importante para o
estudo de corpos homogêneos, podendo ser utilizada para identificação de
substâncias, na determinação de propriedades da matéria e no controle de
qualidade. Nesse relatório, os métodos abordados terão base no princípio de
Arquimedes que pode ser utilizado para aferir a densidade de sólidos e líquidos.
Introdução
A definição de densidade absoluta (p) é a razão entre a massa de uma
substância (m) e seu volume (v).
p = m/v
A densidade relativa (d) de um determinado material é a razão entre a
densidade absoluta (p) e a densidade absoluta de uma substância estabelecida
como padrão (ρ0).
d = ρ/ ρ0
A unidade de medida da densidade é o kg/m³ contudo, o uso de outras
unidades, como g/cm³ ou kg/L, é comum no estudo da hidrostática, por exemplo.
A densidade de sólidos e líquidos pode ser realizada por meio de diversos
métodos, utilizando-se um densímetro, picnômetro, balanço analítico ou através de
cálculos baseado nas medidas de massa e volume. Porém, fatores como
temperatura e pressão podem afetar o resultado na medição da densidade de
líquidos.
Métodos
2.1 Modelo Teórico
A massa de um objeto ou a sua densidade diz a quantidade de matéria por
unidade do objeto. Visto que, a densidade é uma grandeza escalar medida por [p=
m/v] com a sua unidade de medida kg/m³, do sistema internacional de medida.
Para a determinação da densidade utiliza o método de flutuação do princípio
de Arquimedes. Exemplo: supondo-se um béquer contendo água destilada,
colocado sobre uma balança, a qual registra uma massa B qualquer ao adicionar
um sólido mergulhado totalmente no líquido, é possível notar um aumento no valor
da massa do conjunto, que passará a registrar um valor maior B’. Pode-se concluir,
portanto, que a massa do objeto é igualada ao volume deslocado.
2.2 Métodos experimentais
Foram utilizados 5 paralelepípedos de madeira de mesmas dimensões( altura,
largura e comprimento), mas com massas diferentes.
Essas informações foram coletadas utilizando uma balança de 0,1 g de incerteza
para descobrir os valores das massas e um paquímetro com a incerteza de 0,05 mm
para descobrir as dimensões.
Para a obtenção da densidade de líquidos, foram utilizados uma proveta, um
béquer, um densímetro e 200 ml de água. Através da mesma balança com incerteza
de 0,1 g obteve-se a massa de cada objeto utilizado. As respectivas massas são:
Proveta sem o líquido: 107,80 com a incerteza de 1,25 ml;
Proveta com o líquido: 228,8 g com a incerteza de 1,25 ml;
Béquer: 33,13g;
Ao realizar o experimento através do método de Arquimedes ( flutuação ), em uma
proveta de 250 ml, o volume deslocado de cada paralelepípedos adicionado foi:
P1: 210 ml
P2: 218 ml
P3: 228 ml
P4: 236 ml
P5: 247 ml
Para o segundo experimento foram utilizados os mesmos métodos
(Arquimedes/flutuação) e um manômetro.
O manômetro foi adicionado na proveta com 200 ml de água, e através da
densidade da água, foi descoberto o volume deslocado.
Abaixo estão os registros dos materiais utilizados nos experimentos
Figura 1. Proveta e Béquer
Figura 2. Manômetro
Figura 3. Paquímetro
Figura 4. Balança
Figura 5. Paralelepipedos
Discussão e Resultados
-Parte 1 :
Para medir a densidade dos paralelepípedos foram analisadas a largura,
altura e o comprimento dos 5 blocos, medidos separadamente 5 vezes com um
paquímetro de incerteza de 0,05mm. Os blocos foram pesados em uma balança de
precisão com o erro de 0,1g. As medidas das dimensões, massas, volumes e
incertezas estão apresentadas nas tabelas abaixo:
Bloco 1 :
Largura (cm) Altura(cm) Comprimento(cm)
1,75 4,3 0,8
1,75 4,3 0,9
1,74 4,3 0,8
1,75 4,3 0,8
1,75 4,3 0,8
Bloco 2 :
Largura(cm) Altura(cm) Comprimento(cm)
1,74 4,3 0,8
1,75 4,2 0,8
1,75 4,3 0,8
1,74 4,3 0,8
1,75 4,3 0,8
Bloco 3:
Largura(cm) Altura(cm) Comprimento(cm)
1,74 4,3 0,8
1,75 4,3 0,8
1,75 4,2 0,9
1,76 4,3 0,8
1,75 4,3 0,8
Bloco 4 :
Largura(cm) Altura(cm) Comprimento(cm)
1,75 4,3 0,8
1,74 4,3 0,8
1,74 4,3 0,8
1,75 4,2 0,8
1,75 4,3 0,9
Bloco 5 :
Largura(cm) Altura(cm) Comprimento(cm)
1,75 4,3 0,8
1,74 4,3 0,8
1,74 4,2 0,9
1,75 4,3 0,8
1,75 4,3 0,8
Massa
(g)
Volume
(cm³)
Incerteza
(cm)
Bloco 1 6,66 6,02 0,36
Bloco 2 6,93 6,02 0,36
Bloco 3 6,93 6,02 0,36
Bloco 4 6,55 6,02 0,36
Bloco 5 6,81 6,02 0,36
Para encontrar o volume e sua incerteza para os 5 blocos, foi utilizada a equação 2
e 3, respectivamente, com os dados da tabela 1.
Equação 2 : V= Largura X Altura X Comprimento
Equação 3 :
Cálculo feito para a incerteza do volume dos 5 blocos :
Para obter os valores da quantidade da densidade de cada bloco e sua
incerteza por propagação de erros, foram utilizadas as equações 1 e 4. Os valores
encontrados estão na tabela 2.
Densidade (g/cm³) Incerteza (g/cm³)
Bloco 1 1,10 0,01
Bloco 2 1,15 0,01
Bloco 3 1,15 0,01
Bloco 4 1,08 0,01
Bloco 5 1,13 0,01
Equação 1 : ρ =m/v , onde ρ= densidade, m= massa e v= volume
Cálculo feito para obter a densidade de cada bloco:
Bloco 1 = ρ=m/v → ρ= 6,66/6,02 → ρ= 1,10 g/cm³
Bloco 2 = ρ=m/v → ρ= 6,93/ 6,02 → ρ= 1,15 g/cm³
Bloco 3 = ρ=m/v → ρ= 6,93/ 6,02 → ρ= 1,15 g/cm³
Bloco 4 = ρ=m/v → ρ= 6,55/ 6,02 → ρ= 1,08 g/cm³
Bloco 5 = ρ=m/v → ρ= 6,81/ 6,02 → ρ= 1,13 g/cm³
Equação 4:
, onde σ= incerteza e ρ= densidade
Cálculo feito para a incerteza da densidade de cada bloco:
-Parte 2:
Na parte 2 do relatório, fez-se a medição da densidade do líquido que foi
usado durante o experimento. Nessa parte, pesou-se a proveta (107,80g) e
pesou-se a proveta com 200ml de água (303,47g). Dessa maneira, foi-se possível
calcular a massa da água que foi usada (195,67g).
Assim, com esses dados foi calculada a densidade da água utilizada (0,978
g/mL). Para realizar essa cálculo, foi-se utilizado a seguinte equação de densidade :
. Onde é densidade, é a massa do líquido e é o volume utilizado.ρ = 𝑚/𝑉 ρ 𝑚 𝑉
A incerteza dessa medida foi calculada a partir da equação 4.
Tabela 3.
Massa (g) Volume (mL) Densidade (g/mL) Incerteza (g/mL)
195,67 200 0,978 0,02
Foi também medido a densidade da água com um densímetro. A partir da
leitura desse aparelho, foi-se possível ler a densidade de 1,000 g/mL.
-Parte 3:
Nessa parte, através dos dados coletados e mostrados na tabela 4 , foi
possível construir o gráfico expresso abaixo.
Tabela 4.
Bloco 1 Bloco 2 Bloco 3 Bloco 4 Bloco 5
Massa (g) 6,66 6,93 6,93 6,55 6,81
Volume na
proveta
(Vol.
deslocado)
(mL)
210
(10)
218
(8)
228
(10)
236
(8)
247
(11)
-A quais constantes físicas você associa os valores obtidos pelo gráfico?
As constantes físicas que se associam aos valores do gráfico, são a massa, volume,
coeficiente angular e linear.
Conclusão
Após a realização de todas as medições, os procedimentos realizados podem
ser utilizados para medir a densidade de sólidos e líquidos. Comparando com os
valores teóricos da densidade da madeira (0,491 g/cm3) com as densidades obtidas
no relatório, conclui-se que os valores adquiridos foram próximos considerando
propagações de erros, tal qual os resultados obtidos sobre a densidade da água.
Referências
(César, De Paoli, & de Andrade, n. 7 (2004): jul.) A DETERMINAÇÃO DA
DENSIDADE
DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS Disponível
em:<https://econtents.bc.unicamp.br/inpec/index.php/chemkeys/article/view/9618>.
Ugucioni & Tsuchida. APOSTILA DE LABORATÓRIO DE FÍSICA B E II.
Universidade
Federal de Lavras - UFLA (Departamento de Física - DFI). p. 16-40
REIS, Gabriela Maria et al. Obtenção da densidade da madeira de pinus sp.
IFMG, 2019. Disponível em:
https://www.ifmg.edu.br/sic/edicoes-anteriores/resumos-2019/obtencao-da-densidad
e-basica-da-madeira-de-pinus-sp.pdf.https://econtents.bc.unicamp.br/inpec/index.php/chemkeys/article/view/9618