PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES - roteiro de experimento

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FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 2: PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES 1 
 
 
 
 
1.1. Introdução 
 
 
Fig. 1 – Forças presentes quando uma pedra é 
mergulhada em um líquido. 
 
Na atividade experimental desta semana iremos 
estudar o Princípio de Arquimedes, o qual explica 
porque navios de centenas de toneladas podem 
flutuar ou porque é mais fácil mover um objeto 
pesado quando este está submergido em água. 
De acordo com o Princípio de Arquimedes: 
Como a massa de fluido desalojada pode ser dada 
pelo produto 𝑚𝐹 = 𝜌𝑉 , geralmente o módulo da 
força de empuxo é escrita como: 
𝐹𝐸 = 𝜌𝑔𝑉 
onde 𝜌 é a densidade e 𝑉 é o volume de fluido 
deslocado. 
 
1 Versão 01/2017. Elaborada por: Tiago Castro 
 
1.2. Objetivo 
 
Testar experimentalmente o Princípio de 
Arquimedes, demostrando que a força de empuxo 
é igual ao peso do volume de líquido desalojado. 
 
1.3. Material 
 
Fig. 2 – Kit experimental mostrando suporte, 
dinamômetro, massa de prova e fluido. 
 
 Mufa de entrada lateral com braço; 
 Haste; 
 Tripé; 
 Cilindro maciço; 
 Dinamômetro 2,0 N; 
 Copo plástico graduado; 
 Água, sal de cozinha e álcool etílico; 
 
EXPERIMENTO 2: PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES1 
 
Quando um corpo está total ou parcialmente 
submerso em um fluido uma força de empuxo �⃗�𝐸 
exercida pelo fluido age sobre o corpo. A força é 
dirigida para cima e tem um módulo igual ao peso 
do fluido 𝑚𝐹𝑔 deslocado pelo corpo. 
 FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 2: PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES 2 
 
 
 
1.4. Empuxo em um recipiente com água 
 
 
Fig. 3 – Esquema experimental utilizado para o estudo do 
empuxo. 
 
1. Primeiramente, utilizando o dinamômetro, meça 
o peso do corpo de prova. 
 
2. Coloque 400 mL de água no recipiente 
graduado. 
3. Prenda o corpo de prova no dinamômetro. 
4. Abaixe o corpo de prova de modo que o nível da 
água suba 5 mL (metade da menor divisão da 
graduação do recipiente). Verifique o valor da força 
indicada no dinamômetro. Anote esses resultados 
na primeira linha da Tab. 1. Qual volume de água 
foi desalojado pelo corpo de prova? 
5. Abaixe novamente o corpo de prova de modo 
que o nível da água suba mais 5 mL, ou seja, até 
que o nível do líquido no recipiente atinja 410 mL. 
Anote a variação aparente do volume do líquido 
(em relação ao volume de 400 mL) bem como o 
valor da nova força marcada pelo dinamômetro na 
Tab. 1. 
6. Abaixe o corpo de prova de modo que o nível da 
água suba de 5 em 5 mL e anote os respectivos 
valores de volume de líquido desalojado e força no 
dinamômetro. Faça isso até que o corpo de prova 
seja totalmente submerso no líquido. 
7. Faça um esquema mostrando as forças que 
agem no corpo de prova antes e depois deste 
objeto ser introduzido na água. Qual a relação entre 
empuxo (𝐹𝐸 ), força gravitacional (𝐹𝑔 ) e a força 
elástica medida pelo dinamômetro (𝐹𝐷𝑖𝑛)? 
1.5. Empuxo em um recipiente com água e sal 
 
8. Adicione sal de cozinha na água e mexa para 
que este se dilua. Repita este processo até que o a 
diluição cesse. 
9. Da mesma forma como foi feito para a água pura, 
introduza o corpo de prova no recipiente de modo 
que o nível do líquido suba de 5 em 5 mL. Anote os 
respectivos valores de volume de líquido 
desalojado e força no dinamômetro. Faça isso até 
que o corpo de prova seja totalmente submerso. 
Anote os valores obtidos na Tab. 1. 
 
1.6. Empuxo em um recipiente com álcool 
etílico 
 
10. Agora vamos repetir o mesmo procedimento 
usando álcool etílico. Para isso, retire a água e 
coloque 400 mL deste líquido no recipiente 
graduado. 
11. Repita o mesmo procedimento descrito 
anteriormente, introduzindo o corpo de prova no 
recipiente graduado observando o volume de 
líquido desalojado. Também adote variações de 5 
em 5 mL. 
 
1.7. Analisando os resultados 
 
12. Quais os valores dos erros instrumentais 
associados às medidas da força de empuxo ∆𝐹𝐸 e 
do volume de líquido desalojado ∆𝑉? 
13. Faça um gráfico do empuxo 𝐹𝐸 em função do 
volume 𝑉 de líquido desalojado (em 𝑚3) para os 
 FLUIDOS E O. EXPERIMENTAL – EXP. 2: PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES 3 
 
 
três líquidos. Coloque todos os pontos 
experimentais no mesmo gráfico. Não se esqueça 
de incluir as barras de erro experimental 
associadas às medidas de 𝐹𝐸 e 𝑉. 
14. Com base no gráfico que você fez, qual o tipo 
de dependência (linear, quadrática, exponencial, 
logarítmica, etc.) entre o empuxo e o volume de 
líquido desalojado? 
15. Que diferenças você observa em relação aos 
dados coletados da água pura, água com sal e 
álcool etílico? 
16. Calcule os coeficientes linear e angular dos 
gráficos obtidos. 
17. Com base nos coeficientes do gráfico, calcule a 
densidade da água pura, da água com sal e do 
álcool. 
18. O que aconteceria se este experimento tivesse 
sido realizado a uma temperatura superior, 
digamos 90 °C? Quais diferenças seriam 
observadas nos gráficos? 
19. O que é possível concluir a respeito da relação 
entre força de empuxo e volume de líquido 
desalojado? 
 
1.8. Referências: 
 
1. L.A.M. Ramos, Livro de atividades 
experimentais, CIDEPE, 2015. 
2. Resnick, R.; Halliday, D.; Walker, J. 
Fundamentos de física: gravitação, ondas e 
termodinâmica. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2009. Vol 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Tab. 1: Dados experimentais. 
 
 
 
 
 
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