Fluidos

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Universidade Federal do Maranhão – UFMA 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - CCET 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – DF 
Curso: Engenharia Química 
 
 
 
 
Física Experimental 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof JFabio 
 
 
 
São Luís – MA 
2022.1 
 
ROTEIRO EXPERIMENTAL 
Estática de Fluidos 
2- Objetivos 
• Investigar a estática de fluidos 
3- Material Utilizado 
• Simuladores online; 
4- Procedimento 
Parte 1: Empuxo 
1. Abra a simulação em https://ophysics.com/fl1.html. Será mostrado uma tela como esta 
abaixo. Nela há botões deslizantes onde se pode controlar a densidade do objeto, a 
densidade e a viscosidade do fluido e a velocidade da animação. 
 
Figura 1: Simulador 
2. Após alterar as densidades do objeto e/ou do fluido, execute a simulação clicando em 
“run”. A seguir, responda as seguintes questões: 
3. Se você diminuir a massa do objeto, enquanto mantém constante o seu volume, o que 
acontece com a densidade? 
4. O que acontece quando a densidade do objeto é menor que a do líquido? 
5. O que acontece quando a densidade do objeto é maior que a do líquido? 
https://ophysics.com/fl1.html
Defina 𝜌0 = 5 𝑔/𝑐𝑚3 e 𝜌𝐹 = 0,1 𝑔/𝑐𝑚3. Execute a simulação. Espere o objeto afundar 
totalmente no líquido. Clique em “Show Numbers” (mostrar números) e “Show Free-Body 
Diagram” (mostrar diagrama de corpo livre). 
6. Como o volume do líquido deslocado se compara ao volume do objeto? Qual é o volume 
do líquido deslocado neste caso? 
7. Como a massa do líquido deslocado se compara à massa do objeto? 
8. Qual quantidade é afetada por uma mudança na viscosidade do fluido? 
9. Agora, à medida em que você aumenta a densidade do fluido: O que acontece com a 
força de empuxo do objeto? O que acontece com o peso do objeto? O que acontece com 
a força normal? 
10. Quando 𝜌𝐹 = 𝜌𝑂 qual é o valor da força normal? 
11. Para que valor de 𝜌𝐹 a força de empuxo e a força normal são iguais? 
Defina 𝜌0 = 2 𝑔/𝑐𝑚3 𝑒 𝜌𝐹 = 5 𝑔/𝑐𝑚3. Execute a simulação e espere o objeto flutuar 
parcialmente na superfície do líquido. 
12 Qual é o volume emerso (fora da água) do objeto? 
13. Qual é a razão entre o volume imerso e o volume total do objeto? Qual é a razão 𝜌0/𝜌𝐹? 
14. Qual é a relação entre a força de empuxo e o peso do objeto? Qual é a relação entre o 
peso do líquido deslocado e o peso do objeto? 
A seguir, deslize o controle “Fluid Viscosity” (viscosidade do fluido) para “Low” (baixo, 
nenhum). Defina ambas as densidade do fluido e do objeto para 𝜌𝐹 = 𝜌𝑜 = 5 𝑔/𝑐𝑚3. 
15. Agora, deslize a densidade do objeto para o valor mínimo. Observe que o objeto emerge 
do líquido subindo por uma distância 𝑑 antes de cair novamente no líquido. Determine a 
altura máxima de subida 𝑑. 
16. Determine a aceleração do objeto durante sua subida dentro da água. Qual o nome do 
movimento executado pelo objeto? 
17. Qual a aceleração do objeto durante sua subida fora da água. Qual o nome do 
movimento executado pelo objeto? 
 
 
 
Parte 2: Balão de ar quente 
1. Abra a simulação em https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/ideal-gas/latest/ideal-
gas.html?simulation=balloons-and-buoyancy. Será mostrado uma tela como esta abaixo. A 
esfera é como um balão de ar quente. Sua massa não é especificada, mas suponha que seja 
diferente de zero. Diferentes moléculas de ar podem entrar e sair de seu volume e sua 
temperatura interna pode ser alterada. Defina “Gravity” para a segunda marca da esquerda 
(pode já estar definido desta forma). Clique para manter a temperatura no recipiente 
constante. Use a bomba para adicionar cerca de 400 partículas azuis pesadas. 
 
Figura 2: Simulador Phet 
2. O que acontece com o balão quando as partículas entram no recipiente? 
3. Continue observando o balão por alguns minutos, ele fica flutuando? 
4. Como a densidade final dentro do balão se compara à densidade acima dele? 
5. Recomece clicando em Redefinir. Use a bomba para adicionar cerca de 400 partículas 
vermelhas claras. 
6. Observe o balão por alguns minutos, ele fica flutuando? 
7. Adicione lentamente cerca de 400 partículas azuis pesadas. 
8. O que acontece com o balão quando as partículas azuis entram no recipiente? 
9. Continue observando o balão por alguns minutos, ele fica flutuando? 
10. Mantenha a simulação em execução e aumente a gravidade para a marca do meio. 
11. Qual afirmação descreve melhor como as partículas se comportam? 
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/ideal-gas/latest/ideal-gas.html?simulation=balloons-and-buoyancy
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/ideal-gas/latest/ideal-gas.html?simulation=balloons-and-buoyancy
12. Como a densidade final dentro do balão se compara à densidade acima dele? 
13. Recomece clicando em Redefinir. Defina a gravidade para a primeira marca e a 
temperatura constante selecionada. Inicie a simulação e adicione cerca de 500 partículas 
vermelhas claras. Espere o balão sentar no fundo. Agora aumente a temperatura do balão 
de ar quente. 
14. O que acontece com o balão? Ele permanece flutuando? 
15. Agora, compare visualmente a densidade numérica de partículas dentro do balão com 
a densidade numérica fora. Como a densidade interna se compara à densidade do meio 
circundante? O aumento da temperatura dentro do balão diminuiu sua densidade? 
Parte 3: Pressão em um fluido 
1. Abra a simulação em https://phet.colorado.edu/sims/html/under-
pressure/latest/under-pressure_en.html. Será mostrado uma tela como está abaixo. 
Selecione “Grid” para exibir a Grade e desative a Atmosfera em “Atmosphere off”. Você 
pode arrastar o 'relógio' de pressão para ler a pressão em diferentes locais e usar a régua 
para medir a profundidade. Encha o tanque com água usando a torneira. 
 
Figura 3: Simulador Phet 
2. Qual é a pressão na superfície da água. 
3. O que acontece com a pressão quando você move o relógio mais fundo? 
4. Onde está a pressão máxima? 
5. O que o relógio de pressão lê a uma profundidade de 2 m? 
https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_en.html
https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_en.html
6. Calcule a pressão na profundidade de 2 m usando 𝑃 = 𝜌𝑔ℎ. Qual é o erro experimental 
dos dois valores da pressão? 
7. Ajuste o relógio de pressão em cerca de 2 metros. Abra a válvula na parte inferior para 
diminuir a quantidade de água. 
8. O que acontece com a pressão à medida que o nível da água diminui? 
9. Agora selecione a terceira animação. Você vê um contêiner à esquerda e um contêiner 
à direita. Os dois contêineres têm formas diferentes e são conectados por um canal sob o 
solo. 
10. Selecione para exibir a Grade e desative a Atmosfera. Mantenha o relógio de pressão a 
uma profundidade fixa = 2 m. 
11. Como a pressão à direita se compara à pressão à esquerda? 
12. Agora, solte um peso na extremidade esquerda. O que acontece com a pressão à 
esquerda? 
13. Como a pressão à direita se compara agora à pressão à esquerda? 
14. Reinicie a simulação. Selecione para exibir Grade e desative Atmosfera e encha o 
tanque. Agora mude a densidade para valores diferentes e observe a pressão, mas em uma 
profundidade fixa. 
15. O que acontece com a pressão quando você diminui a densidade? 
16. Agora, defina a densidade para 700 𝑘𝑔/𝑚3 (gasolina) e o relógio de pressão na 
profundidade = 2 m. Anote o valor da pressão. 
17. Aumente a densidade para 1400 𝑘𝑔/𝑚3. Como a pressão muda? 
18. O que acontece com a pressão quando você diminui a gravidade? 
19. Agora selecione a quarta simulação. Você pode selecionar três tipos diferentes de 
fluidos. 
20. Qual é a razão entre as densidades dos fluidos A e B, ou seja, 𝜌𝐴/𝜌𝐵 
21. Qual é a densidade do fluido misterioso C? 
 
 
 
5- Instruções para o relatório 
1. Objetivos 
Descrever em poucas linhas a finalidade do experimento realizado. 
2. Material utilizado 
Descrever o equipamento utilizado e seus componentes. 
3. Introduçãoteórica 
Dissertar sobre o assunto que o experimento aborda. Discutir a física envolvida no 
experimento. Colocar as equações referentes ao assunto. Para realizar essa seção, utilize 
livros didáticos. 
4. Procedimento experimental 
Falar sobre os métodos experimentais para realizar a aula prática. Como foram feitos, 
descrever todo material utilizado. Mostrar uma figura representativa do equipamento 
utilizado. 
5. Resultados 
Aqui, devem ser apresentados e discutidos os resultados obtidos. Se houve gráficos, 
discutir e mostrar se há concordância entre a teoria e os gráficos. Se no experimento houve 
tabela, coloque-a com os dados obtidos e explique o que significa os mesmos. Comparar 
os resultados teóricos e experimentais. No caso, se houve diferença entre eles, explicar 
essa diferença. 
6. Conclusão 
Com os resultados obtidos, ou seja, os dados experimentais devem ser feito uma análise 
sobre o que foi feito e obtido durante a realização do experimento. Descrever se foram 
satisfatórios ou não os resultados, caso não tenha sido, explicar quais os motivos que 
impediram de obter esses resultados. Fazer uma conexão com os resultados obtidos 
experimentalmente e a teoria do experimento. 
7. Referência bibliográfica 
Citar a fonte de onde foi extraído o assunto da parte de introdução teórica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
1 
𝐴 =
1 × 1
2
=
1
2