AL_5_2025

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FACULDADE DE ENGENHARIA
Cursos de Licenciatura em Engenharia
Apostila de actividade laboratorial
Unidade Curricular: Física I Ano académico: I
Ano: 2025 Semestre: I
CHS (hrs): 2 Laboriatório: 5
Regente: Félix Tomo, MSc Assist: S. Tinga; E. Machiana; B. Matsinhe; V. Sultane e G. Massimbe
DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DA DENSIDADE DE SÓLIDOS
1 Introdução
O empuxo é uma força fundamental que age sobre objectos imersos em fluídos, sendo responsável por fenómenos
como a flutuabilidade. Este princípio foi formulado por Arquimedes e descreve a relação entre o peso do fluído
deslocado por um objecto e a força de empuxo que o objecto experimenta. O estudo do empuxo e da flutuabili-
dade é de extrema importância para entender o comportamento de sólidos e líquidos em diferentes condições de
imersão.
O Princípio de Arquimedes afirma que a magnitude da força de empuxo E é igual ao peso do fluido deslocado
pelo objecto submerso. Se o objeto estiver completamente submerso, o volume deslocado do fluído é igual ao
volume do objeto submerso.
Neste laboratório, serão explorados os conceitos de empuxo e flutuabilidade, verificando o Princípio de Ar-
quimedes em diversas situações e utilizando o princípio para determinar as densidades de amostras sólidas.
2 Objetivos da Aula
• Estudar a relação entre o empuxo e o volume submerso de um objecto.
• Verificar experimentalmente o Princípio de Arquimedes.
• Utilizar o Princípio de Arquimedes para determinar a densidade de uma amostra sólida.
3 Base Teórica
3.1 Flutuabilidade e Princípio de Arquimedes
Quando um objecto é submerso em um fluido, ele sofre uma força de empuxo E , que é a resultante das forças
de pressão nas superfícies do objeto submerso. A pressão é maior nas profundidades mais profundas do fluído,
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fazendo com que a força de empuxo seja direcionada para cima.
O Princípio de Arquimedes afirma que a magnitude da força de empuxo E é igual ao peso do fluido deslocado
pelo objecto submerso. Se o objeto estiver completamente submerso, o volume deslocado do fluído é igual ao
volume do objecto submerso.
E = ρ f lui do · g ·Vdeslocado (1)
Onde ρ f lui do é a densidade do fluido, g é a aceleração da gravidade e Vdeslocado é o volume do fluido deslo-
cado.
3.2 Efeito da Flutuabilidade nas Medições de Massa
Quando um objecto é pesado fora da água, sua leitura de peso é direta. Contudo, quando o objeto é submerso em
um fluido, ele sofre uma redução no peso aparente devido à força de empuxo. A diferença entre o peso real e o
peso aparente é igual à força de empuxo.
Água
O
Pr eal
E Pap
Figura 1: Corpo imerso na água
O peso aparente de um objecto submerso pode ser descrito pela seguinte relação:
Pap = Pr eal −E (2)
Onde Pap é o peso aparente, Pr eal é o peso real, e E é a força de empuxo.
4 Material Necessário
1. Balança;
2. Proveta cilíndrica alta graduada;
3. Base tripé suporte;
4. Paquímetro ou régua;
5. Sólido irregular (como uma pedra);
6. Bloco de alumínio (sólido regular);
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7. Copo de vidro;
8. Líquido: água;
9. Absorventes para secar.
5 Procedimento Experimental
5.1 I. Determinação da densidade do bloco de Alumínio (Sólido Regular)
• Meça a massa do bloco de alumínio usando a balança;
• Meça as dimensões do bloco com a ajuda do paquímetro ou régua;
• Repita o passo anterior em 8 medições;
• Mergulhe completamente o bloco de alumínio na proveta e determine o volume deslocado pela água;
• Repita o passo anterior em 8 medições;
• Compare os resultados das medições de volume e densidade;
5.2 II. Determinação da densisade do sólido Irregular (Pedra)
• Meça a massa do corpo sólido (pedra);
• Mergulhe o corpo sólido na proveta e determine o volume deslocado pela pedra;
• Calcule a densidade do sólido irregular usando a fórmula dada pela equação (4);
• Repita o procedimento de medições 8 vezes e registre os resultados em uma tabela;
5.3 IV. Verificação da Lei de Arquimedes
• Divida o bloco de alumínio em quatro partes iguais marcando com uma linha de referência;
• Meça a força de empuxo, usando um dinamômetro, para cada linha de referência;
• Repita o passo anterior em 8 medições;
• Compare as leituras de força à medida que o bloco é submerso em diferentes profundidades;
6 Orientações para o Relatório
1. Calcule a densidade do bloco de alumínio usando a fórmula da equação:
ρ = m
V
(3)
2. Determinar os valores médios das densidades dos sólidos e líquidos;
3. Calcule o volume de água deslocado e a força de empuxo a partir das medições feitas.
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4. Calcule o volume do bloco usando a fórmula do volume de um retângulo:
V = A ·h (4)
Onde A é a área da seção transversal e h é a altura do bloco;
5. Calcular as incertezas expandidas e percentuais das medições de massa, volume e densidade;
6. Comparar os valores experimentais com os teóricos, verificando a consistência dos resultados;
7. Construir gráficos que mostrem a relação entre o volume deslocado e o empuxo para diferentes profundi-
dades de submersão;
8. Discutir os resultados com base nos conceitos de flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes;
9. Incluir todos os dados experimentais acompanhados de seus respectivos desvios;
10. Analisar o efeito do empuxo na leitura de peso aparente e a validade da lei de Arquimedes em diferentes
condições.
11. Tire conclusões baseadas na comparação entre os valores experimentais e teóricos.
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	Introdução
	Objetivos da Aula
	Base Teórica
	Flutuabilidade e Princípio de Arquimedes
	 Efeito da Flutuabilidade nas Medições de Massa
	Material Necessário
	Procedimento Experimental
	I. Determinação da densidade do bloco de Alumínio (Sólido Regular)
	II. Determinação da densisade do sólido Irregular (Pedra)
	IV. Verificação da Lei de Arquimedes
	Orientações para o Relatório