RELATÓRIO DENSIDADE E EMPUXO

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DENSIDADE E EMPUXO
INTRODUÇÃO
Ao entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela. Isso é possível devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo, e a representamos por E. [1]
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina. [1]
Sua unidade de medida é Newton (N). [1]
O empuxo é a existência da ação de várias forças sobre um corpo mergulhado em um determinado líquido. Cada força tem um módulo diferente, e a resultante delas não é nula. Para se calcular a intensidade da ação do empuxo existe uma pequena relação entre o empuxo e a densidade do líquido no qual o corpo está emerso: [2]
E= md .g (I) [2]
md = µ. Vd (II) [2]
Onde md é a massa do líquido deslocado, Vd é o volume do líquido deslocado e corresponde ao volume da parte do corpo que está mergulhada, e µ é a densidade do líquido. Substituindo (II) em (I) temos a equação para se calcular o empuxo: [2]
E= µ . Vd. g [2]
Densidade
A relação entre a massa do corpo e seu volume determina a densidade. Pela formula, é possível calculá-la: [3]
A densidade serve para demonstrar o quanto uma substância de determinado corpo é compacta. Quando a densidade é alta, significa que o corpo possui muita massa em pouco volume, e a densidade baixa é quando os corpos possuem pouca massa em grande volume. [3]
A unidade de densidade é g/cm³. [3]
OBJETIVOS
Determinar experimentalmente a densidade de um sólido através do empuxo sofrido por ele ao ser submerso na água.
PARTE EXPERIMENTAL
 - Materiais:
Mesa de suporte (tripé)
Haste
Sapatas niveladora
Cilindro de Arquimedes dotado de recipiente e embolo
Dinamômetro de 2 N
Copo com 250 ml de água
Esfera
Ímã 
Triângulo
Rolha
Cilindro de Metal
- Experimento 1
Foi montado um sistema para determinar o empuxo sofrido pelos, Cilindro e êmbolo , em função da diminuição da força peso, de um corpo submerso em um líquido, assim podendo reconhecer que quando um objeto é submetido a uma força vertical e denominado empuxo, de módulo igual ao peso do volume do fluido deslocado.
- Experimento 2
Foi montado um sistema, e dependurando o corpo de prova escolhido, para determinar a densidade das matérias: esfera, imã triângulo rolha e cilindro de metal, através do seu empuxo depois de submerso a um fluido ( água). Tendo como base que o peso aparente do corpo imerso em um fluido é igual ao s peso do volume do fluido deslocamento por ele.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 1) Foi pesado o conjunto formado pelo cilindro e recipiente. Anotou-se o valor encontrado como PCFL “peso fora do líquido”.
 PCFL = 0,8 N
2) Foi mergulhado somente o êmbolo no interior da água contida no copo e anotado o valor lido como PACDL “peso aparente de corpo dentro do líquido”.
 PACDL = 0,4 N
3) Como você determinaria o módulo da força que provocou a aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo? Esta força é denominada de empuxo e é simbolizada por E. E = Preal – Paparente E= 0,8 – 0,4 E = 0,4 N
4) Qual a direção e sentido do empuxo?
O empuxo tem direção vertical sentido contrário ao peso, ou seja, para cima.
5) Determine o módulo do empuxo no caso de submergirmos somente a metade do êmbolo. 
E = d.vfd.g E = 1.0,03.10 = 0,3N
6) Foi mergulhado novamente o êmbolo na água do copo. Determinou-se o empuxo sofrido pelo êmbolo quando ele esteve totalmente submerso. 
E = d.vfd.g E = 1.0,04.10 = 0,4N
7) Mantendo o êmbolo submerso, foi enchido o recipiente superior com água, observado a indicação no dinamômetro e descrito o ocorrido.
Ao encher o recipiente superior com água, notou-se que o volume contido no mesmo correspondeu a 40 mL. Desta forma, quando submerso o embolo no Becker com água, observou-se que o volume deslocado foi igual ao volume contido no recipiente.
Observou-se também que o peso do cilindro quando adicionado água no recipiente e submerso à água, aproximou-se de 0,76 N. Desta maneira, foi percebido que este peso aproximou-se do peso do cilindro sem água no recipiente e fora da água do Becker (0,8 N).
8) Comparou-se o volume de água contida no recipiente com o volume do cilindro que foi submerso.
O volume contido no recipiente (40 mL) foi igual ao volume deslocado pelo cilindro quando submerso (Vi = 280 mL – Vf =320 mL → ΔV = 40 mL).
9) É correto afirmar que o volume da água descolada pelo êmbolo, quando completamente submerso é igual ao volume interno do recipiente utilizado? 
É correto afirmar que o volume de água deslocada pelo êmbolo, quando completamente submerso é igual ao volume interno do recipiente utilizado, pois foi constatado que ambos volumes correspondem a 40 mL.
10) Determinou-se o peso do volume de água deslocada pelo cilindro, quando completamente submerso. 
d = m 1 = m m = 40g m = 0,04Kg
 V 40
P = m.g P = 0,04.10 P = 0,4 N. 
 O peso do volume da água deslocado é igual a 0,4 N.
11) Comparou-se o peso do volume do líquido deslocado pelo cilindro submerso com o valor do empuxo.
O peso do volume do líquido deslocado é igual ao peso do empuxo, pois observamos já anteriormente que ambos correspondem a 0,4 N.
12) Verificou-se a veracidade da afirmação: “todo corpo mergulhado em um fluido fica submetido a ação de uma força vertical, orientada de baixo para cima, denominada empuxo, de módulo igual ao peso do volume do fluido descolado.
Foi constatado que esta afirmação é verdadeira, já que o empuxo foi 0,4 N e o peso do volume deslocado correspondeu ao mesmo valor (0,4 N).
13) Partindo do conceito de massa específica (densidade), demonstre que a igualdade: E=Pliq deslocado, pode ser escrita como: E = d.v.g
 E = P E = m.g E = 0,04.10 E = 0,4 N.
 E = d.vfd.g E = 1.0,04.10 E = 0,4N
Resultados 2ª Parte
A partir das fórmulas abaixo, pode-se calcular a densidade de cada corpo de prova testado:
E = PCFL – PACDL 
µc = mc . µágua . g / E µc = PCFL . µágua / E 
Esfera
PCFL = 0,6 N 
PACDL = 0,52 N µc = 0,6. 1 / 0,08 µc = 7,5 g/cm3
E = 0,6 – 0,52 = 0,08 N
Ímã
PCFL = 1,1 N 
PACDL = 0,9 N µc = 1,1 . 1 / 0,2 µc = 5,5 g/cm3
E = 1,1 – 0,9 = 0,2 N
Triângulo
PCFL = 1,3 N 
PACDL = 1,16 N µc = 1,3. 1 / 0,14 µc = 9,29 g/cm3
E = 1,3 – 1,16 = 0,14 N
Rolha
PCFL = 0,14 N 
PACDL = 0,02 N µc = 0,14. 1 / 0,12 µc = 1,17 g/cm3
E = 0,14 – 0,02 = 0,12 N
Cilindro de metal
PCFL = 0,5 N 
PACDL = 0,46 N µc = 0,5. 1 / 0,04 µc = 12,5 g/cm3
E = 0,5 – 0,46 = 0,04 N
	
A partir da coleta dos dados experimentais, foi verificado que o procedimento realizado em laboratório obteve resultado satisfatório, uma vez que foi possível comprovar o Princípio de Arquimedes. Dessa forma, foi constatado que um corpo submerso em um líquido apresenta uma diminuição do seu peso aparente, caracterizado pela presença do empuxo, força de baixo para cima, em relação ao volume deslocado do líquido. Foi possível também, através do empuxo, calcular a densidade de variados objetos, podendo assim, descobrir o material de que alguns objetos são possivelmente constituídos:
Esfera – Densidade experimental µc = 7,5 g/cm3
Conclui-se que esse material é feito de ferro fundido, que apresenta a densidade teórica µc = 7,5 g/cm3. [4]
Ímã – Densidade experimental µc = 5,5 g/cm3
Conclui-se que esse material é feito de óxido de zinco, que apresenta a densidade teórica µc = 5,57 g/cm3. [4]
Rolha – Densidade experimental µc = 1,17 g/cm3
Conclui-se que esse material é feito de borracha, que apresentaa densidade teórica µc = 1,15 g/cm3. [4]
Cilindro de metal – Densidade experimental µc = 12,5 g/cm3
Não foi possível determinar o tipo de material que é feito o objeto.
Triângulo – Densidade experimental µc = 9,29 g/cm3
Não foi possível determinar o tipo de material que é feito o objeto.
CONCLUSÃO
Como observado nos experimentos, o Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Assim, percebeu em cada experimento realizado se o corpo afundava, equilibrava ou flutuava, já que as forças aplicadas são em sentidos opostos. [1]
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Só Física. Empuxo. Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/empuxo.php>. Acesso em: 20 out. 2015. 
[2] SILVA, Marco Aurélio da. Empuxo. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/fisica/empuxo.htm>. Acesso em: 20 out. 2015.
[3] PETRIN, Natália. Hidrostática. Disponível em: <http://www.estudopratico.com.br/hidrostatica/>. Acesso em: 20 out. 2015.
[4] Densidade dos materiais. Disponível em: <ftp://ftp.feq.ufu.br/Claudio/densidade2.pdf> Acesso em: 18 out. 2015.