PRINCÍPIO DE STEVEN - roteiro de experimento

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FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 1: PRINCÍPIO DE STEVIN 1 
 
 
 
 
1.1. Introdução 
 
Fig. 1 – Pressão em um líquido estático 
O princípio de Stevin é aplicado para um 
fluido homogêneo e em repouso, com densidade 
𝜌. Segundo este princípio: 
O valor 𝜌𝑔ℎ é chamado de pressão manométrica, 
a qual é devido a coluna de líquido acima do ponto 
p. 
 
1.2. Objetivo 
 
Verificar experimentalmente a dependência 
entre pressão manométrica e profundidade. 
 
1.3. Material 
 
 Painel hidrostático (Painel II); 
 
1 Versão 01/2017. Elaborada por: Tiago Castro 
 Escala submersível de altura regulável; 
 Suporte com altura regulável; 
 Béquer; 
 Água destilada; 
 Sal de cozinha (NaCl); 
 Seringa com extensor; 
 Álcool etílico; 
 Detergente; 
 
Fig. 2 – Kit experimental mostrando painel hidrostático. 
1.4. Relação entre pressão manométrica e 
profundidade para a água com sal 
 
 
EXPERIMENTO 1: PRINCÍPIO DE STEVIN1 
 
A pressão (𝑝 ) em um ponto p desse fluido 
depende apenas de sua profundidade ℎ de 
ponto, mas não da dimensão horizontal ou da 
forma do recipiente. 
𝑝 = 𝑝𝑎𝑡𝑚 + 𝜌𝑔ℎ 
 FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 1: PRINCÍPIO DE STEVIN 2 
 
 
1. Coloque um pouco de água no béquer e 
adicione de duas a três gotas de detergente. Mexa 
para diluir o detergente. Com o tampão do tubo 
fechado, coloque esta mistura de água e 
detergente no tubo em forma de U usando a 
seringa. Coloque água até que as duas colunas de 
líquido atinjam a posição 40 mm nos dois lados do 
tubo. 
2. Coloque água no béquer e acrescente sal de 
cozinha, sempre misturando para que o NaCl se 
dilua na água. Acrescente o sal até que o máximo 
da diluição seja atingido. Neste instante, o NaCl 
começará a se precipitar no fundo do béquer. 
Adicione duas ou três gotas de detergente na 
mistura. 
3. Posicione o béquer com a mistura sobre o 
suporte regulável. Coloque este conjunto abaixo 
da abertura inferior do tubo (tubo sonda), de 
acordo com a Fig. 3. 
 
 
 
Fig. 3 – Esquema experimental mostrando suporte, 
béquer e tubo em forma de U. 
4. Eleve a plataforma até que a extremidade 
inferior do tubo sonda toque na superfície líquida. 
4. Para testar, eleve a plataforma de forma que o 
tubo sonda mergulhe dentro do recipiente. O que 
acontece com os níveis da água dentro do tubo em 
U? Por que isso ocorre? 
5. Como determinar a pressão dentro do béquer 
usando este tubo em U? Por que é importante 
medir o valor ∆𝑦 (veja Fig. 3) durante este 
experimento? 
6. Mova novamente o tubo sonda para a superfície 
da mistura no béquer. 
7. Vamos agora iniciar o experimento. Suba a 
plataforma de modo que o tubo sonda aumente 
sua profundidade dentro da mistura de água com 
sal. Faça medidas do valor da diferença de alturas 
no tudo em U, isto é ∆𝑦 , em função da 
profundidade ℎ em que o tubo sonda é introduzido 
na água. Anote seus dados em milímetros. 
Aumente a profundidade de 2 mm em 2mm. Não 
toque no tubo para evitar que uma possível 
variação de temperatura afete a pressão do gás 
dentro dos tubos. Anote os resultados na Tab. 1. 
8. Calcule o valor da pressão 𝑃𝑚 através da 
multiplicação do valor ∆𝑦 , em mm, de por 9,81 
(𝑃𝑚 = 9,81∆𝑦). A pressão resultante estará em Pa 
(𝑁/𝑚2). Preencha esses valores na Tab. 1. Não se 
esqueça de acrescentar os erros instrumentais 
relacionados às medidas de h e de 𝑃𝑚. 
 
1.5. Relação entre pressão manométrica e 
profundidade para o álcool etílico 
 
Atenção: Ao posicionar o tubo sonda, 
considere a interface entre a água e o ar 
existente dentro do tubo sonda como sendo a 
profundidade ℎ. Observe que a água sobe no 
tubo à medida que a profundidade aumenta. 
Atenção: Não coloque detergente em excesso. 
As gotas ajudam a quebrar a tensão superficial 
da água, o que torna o experimento mais 
preciso. 
 FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 1: PRINCÍPIO DE STEVIN 3 
 
 
9. Troque a mistura de água e sal por álcool etílico 
(46%). 
10. Repita os procedimentos realizados para a 
água usando o béquer com álcool. Utilize a 
relação 𝑃𝑚 = 9,81∆𝑦 para obter a pressão 
manométrica para diferentes profundidades ℎ e 
preencha a Tab. 2. 
 
1.6. Análise dos resultados 
 
11. Faça um gráfico da pressão manométrica 𝑃𝑚 
em função da profundidade ℎ para a mistura de 
água com sal e para o álcool etílico. Considere o 
erro instrumental associado às medidas. Qual o 
formato da curva obtida? Os resultados obtidos 
para os dois líquidos são diferentes? Por quê? 
12. Faça um ajuste linear dos dados plotados no 
gráfico de 𝑃𝑚 × ℎ para a mistura de água e sal e 
para o álcool. Qual o valor dos coeficientes lineares 
e angulares? 
13. Calcule o valor da densidade da água e do 
álcool usando os dados extraídos do gráfico. 
14. Usando a balança do laboratório, meça a 
massa de certa quantidade da mistura de água 
com sal e calcule a densidade deste líquido. 
Lembre-se de descontar a massa do recipiente. O 
valor encontrado é próximo ao valor obtido no item 
11? Faça o mesmo procedimento para o álcool 
etílico. Pesquise a respeito da densidade destes 
dois líquidos e verifique se os resultados obtidos 
estão de acordo com o esperado. Não se 
esqueça de calcular o erro experimental para 
cada uma dessas medidas! 
15. Deslizando o béquer sobre a mesa com a 
extremidade do manômetro imersa na água, 
verifique a validade da seguinte afirmação: 
“Dois pontos situados no mesmo nível de um 
líquido em equilíbrio suportam pressões 
iguais”. 
 
Comente sobre o que você observou. 
16. Qual sua conclusão a respeito da relação entre 
pressão em um ponto de um líquido e sua 
profundidade? 
1.7. Referências: 
 
1. L.A.M. Ramos, Livro de atividades experimentais, CIDEPE, 
2015. 
2. Resnick, R.; Halliday, D.; Walker, J. Fundamentos de física: 
Mecânica. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. Vol 1. 
3. Resnick, R.; Halliday, D.; Walker, J. Fundamentos de física: 
gravitação, ondas e termodinâmica. 8 ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2009. Vol 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 1: PRINCÍPIO DE STEVIN 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tab. 1: Dados experimentais para a água. 
Profundidade (mm) Δy (mm) Pm(N/m2) 
Erro inst. de h Erro inst. de Pm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 1: PRINCÍPIO DE STEVIN 5 
 
 
 
Tab. 2: Dados experimentais para o álcool etílico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profundidade (mm) Δy (mm) Pm(N/m2) 
Erro inst. de h Erro inst. de Pm