1 - Relatorio - empuxo

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UNIVERSIDADE DE SOROCABA
Engenharia de Produção
Física3 – Empuxo / massa especifica 
PESQUISA DO 1º EXPERIMENTO
Prof. Milton Fogaça
Sorocaba/SP
2012
1. Arquimedes de Siracusa
Foi um matemático, físico, engenheiro, inventor, e astrônomo grego. Embora poucos detalhes de sua vida sejam conhecidos, são suficientes para que seja considerado um dos principais cientistas da Antiguidade Clássica.
Contribuições
Entre suas contribuições à Física, estão as fundações da hidrostática e da estática, tendo descoberto a lei do empuxo e a lei da alavanca, além de muitas outras. Ele inventou ainda vários tipos de máquinas para usos militar e civil, incluindo armas de cerco, e a bomba de parafuso que leva seu nome. Experimentos modernos testaram alegações de que, para defender sua cidade, Arquimedes projetou máquinas capazes de levantar navios inimigos para fora da água e colocar navios em chamas usando um conjunto de espelhos.
Arquimedes é geralmente considerado o maior matemático da antiguidade, e um dos maiores de todos os tempos.Ele usou o método da exaustão para calcular a área sob o arco de uma parábola utilizando a soma de uma série infinita, e também encontrou uma aproximação bastante acurada do número π.Também descobriu a espiral que leva seu nome, fórmulas para os volumes de superfícies de revolução e um engenhoso sistema para expressar números muito grandes.
2. Densidade - Massa Volúmica
Densidade Absoluta ou massa específica é uma característica própria de cada material, por isso é classificada como sendo uma propriedade específica. A densidade absoluta é definida como sendo a razão entre a massa de uma amostra e o volume ocupado por esta massa.
Em geral, a densidade dos sólidos é maior que a dos líquidos e esta, por sua vez, é maior que a dos gases.
Portanto, para medirmos a densidade de um objeto qualquer, precisamos conhecer a sua massa e volume, pois a densidade é a massa dividida pelo volume.
A massa de um objeto pode ser medido facilmente com uma balança, o volume de um objeto regular pode ser calculado medindo-se e multiplicando-se a sua: largura (l), comprimento (c) e altura (h).
Os sólidos são materiais que contém uma consistência muito alta o que resulta em grande quantidade de massa em uma pequeno volume, porque suas moléculas se encontram muito unidas umas as outras.
Mas, como medir o volume dos sólidos irregulares?
O volume de objetos irregulares, como por exemplo, uma pedra, podem ser medidos colocando-a em um recipiente cheio de água; o volume de água deslocada é igual o volume do objeto irregular.
Logo, mergulhando duas amostras sólidas de densidades diferentes em uma duas provetas diferentes com mesmo nível de água, podemos concluir que: a amostra de maior densidade desloca menor volume pois, tem mais massa em um pequeno volume!
Os líquidos são substâncias com densidades bem menores em relação aos sólidos pois, as partículas de suas moléculas se encontram mais distanciadas umas das outras. Suas densidades variam um pouco e para se medir a densidade de líquidos e fluidos, existem dois tipos de um equipamentos: um deles é o picnômetro e o outro é o densímetro (este último é mais utilizado por fornecer a leitura direta da densidade, além de ser mais preciso).
Procedimentos para determinar a densidade de um cubo de madeira:
1. Pesa-se o cubo de madeira em uma balança, logo depois, coloca-se água em uma proveta e anota-se o volume;
2. A amostra do cubo de madeira deve ser mergulhada na água, e logo após anota-se o volume final;
3. Com os dados obtidos (massa e volume) faz-se as razões com as mesmas (m/V) e obteremos a densidade do cubo de madeira.
3. Empuxo
Quando mergulhamos um corpo qualquer em um líquido, verificamos que este exerce, sobre o corpo uma força de sustentação, isto é uma força dirigida para cima, que tende a impedir que o corpo afunde no líquido. Você já deve ter percebido a existência desta força ao tentar mergulhar, na água uma pedaço de madeira, por exemplo. É também esta força que faz com que uma pedra pareça mais leve quando imersa na água ou em outro líquido qualquer.
Esta força vertical, dirigida para cima, é denominada empuxo do líquido sobre o corpo mergulhado.
4. Centro de Carena
É o centro de gravidade do volume da água deslocado por um navio. É o ponto de aplicação da força chamada empuxo. Quando o navio estiver aprumado este ponto encontra-se na linha definida pela intersecção do plano diametral com o plano transversal da embarcação. O centro de carena estará num ponto desta linha, sempre abaixo da linha d'água.
5. Massa específica-conceitos
Vamos considerar uma porção de uma determinada substância homogênea (pois todos os pontos dessa substância apresentam as mesmas propriedades) e maciça. Essa porção possui massa e volume, então podemos verificar que a razão entre sua massa e seu volume tem sempre um mesmo valor. A esse valor constante chamamos de massa específica (µ).
Sendo assim, a massa específica é característica de cada substância e pode ser definida como sendo a razão entre a massa e o volume correspondente. Massa específica é representada pela equação:
 µ = m
 V
Aplicações
Na industria de combustíveis existe uma nova maneira de medir a qualidade ,sendo a nova norma para amostragem de produto:Norma NBR 5764 – Amostragem de Produtos Químicos Industriais Líquidos de uma só Fase Consideração do Teor Alcoólico em duas unidades: massa, volume,Teor Alcoólico:
Quando o Etanol Anidro Combustível contiver hidrocarboneto na faixa especificada, o item Teor Alcoólico não será aplicado. O controle da qualidade será realizado pela Massa Específica. Massa Específica e Teor Alcoólico contemplada metodologia por Densímetro digital.
Quando um navio flutua na água com uma parte do casco para dentro e outra acima da água em vez de afundar como uma pedra, parece que uma força invisível o segura. 
Essa "força invisível" que o impede de afundar chama-se flutuabilidade , que pode ser positiva ou negativa. Positiva no caso de um navio, que flutua acima da água e negativa quando está mergulhado na água como um submarino.
Para entender como um submarino pode, alternadamente mergulhar ou estar na superfície precisamos saber o sentido da palavra deslocamento. É necessário que parte do navio esteja dentro da água para que flutue, conseqüentemente o lugar que ele ocupa deslocará certa quantidade de água, que obviamente em um oceano não pode ser notada. Essa água deslocada corresponde ao volume do navio.(ver princípio de Arquimedes).
Para haver flutuação então é necessário que essa força ascendente (empuxo) seja igual ao peso do navio para que se igualem ou anulem.
Os navios são projetados de modo que: mesmo com carga e passageiros, pesem menos do que a água que deslocariam mesmo se estivessem completamente mergulhados. Se caso ocorrer algo que ocasione uma ruptura no casco (como ocorreu no Titanic ao colidir com um iceberg) ele ficará mais pesado do que o volume da água deslocada e afundará.
Já um submarino pode modificar sua flutuabilidade, enchendo ou esvaziando os tanques de lastro, que são enormes reservatórios que envolvem a maior parte do submarino. Quando um submarino está na superfície igualmente a qualquer outro navio possui flutuabilidade positiva.
Agregados são materiais que, no início do desenvolvimento do concreto, eram adicionados à massa de cimento e água, para dar-lhe “corpo”, tornando-a mais econômica. Hoje eles representam cerca de oitenta por cento do peso do concreto e sabemos que além de sua influência benéfica quanto à retração e à resistência, o tamanho, a densidade e a forma dos seus grãos podem definir várias das características desejadas em um concreto.
Outro fator que define a classificação dos agregados é sua massa específica aparente, onde podemos dividi-los em leves (argila expandida, pedra-pomes, vermiculita), normais (pedras britadas, areias, seixos) e pesados (hematita, magnetita, barita).
Devido à importância dos agregados dentro da mistura,vários são os ensaios necessários para sua utilização e servem para definir sua granulometria, massa especifica real e aparente, módulo de finura, torrões de argila, impurezas orgânicas, materiais pulverulentos, etc.
Bibliografia
Fábio Roberto Ienne. Densidade e massa volumica. Disponível em: < http://www.coladaweb.com/quimica/fisico-quimica/densidade-massa-volumica > Acesso em: 21/02/2013.