Trab. Física Daniel

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Centro Universitário Estácio de Brasília
Curso: Engenharia de Produção
Turno: Matutino
Disciplina: Física Teórica e Experimental
Turma: 1002
Daniel Ferreira Neto – 201608068404
Prof.: Vinicius Duarte Ferreira
1. OBJETIVO:
	Relatar os experimentos realizados no laboratório de Física dos primeiros dias de aula até a aula do dia 21/09/2017, assim como os conceitos de cada assunto e suas aplicações na pratica.
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL - PRÁTICO:
2.1 - Conceitos
- Pressão
Pressão (símbolo p) é a relação entre uma determinada força e sua área de distribuição.
O termo pressão é utilizado em diversas áreas da ciência como uma grandeza escalar que mensura a ação de uma ou mais forças sobre um determinado espaço, podendo este ser líquido, gasoso ou mesmo sólido. A pressão é uma propriedade intrínseca a qualquer sistema, e pode ser favorável ou desfavorável para o homem: a pressão que um gás ou vapor exerce sobre a pá de uma hélice, por exemplo, pode ser convertida em trabalho. Por outro lado, a pressão da água nas 
profundezas do oceano é um dos grandes desafios para os pesquisadores que buscam novas fontes de recursos naturais. 
Segundo o Sistema Internacional, a pressão é medida na unidade N/m² (Newton por metro quadrado), unidade igualmente conhecida como pascal. Existem outras unidades como bar, PSI (equivale a 0,07 bar), mmHg, milibar, atm.
Fonte:https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o 
- Pressão Atmosférica
Pressão atmosférica é a pressão exercida pela camada de moléculas de ar sobre a superfície. A pressão é a força exercida por unidade de área, neste caso a força exercida pelo ar em um determinado ponto da superfície. Se a força exercida pelo ar aumenta em um determinado ponto, consequentemente a pressão também aumentará. 
A pressão atmosférica é medida por meio de um equipamento conhecido como barômetro. Essas diferenças de pressão têm uma origem térmica estando diretamente relacionadas com a radiação solar e os processos de aquecimento das massas de ar. Formam-se a partir de influências naturais, como: continentalidade, maritimidade, latitude, altitude. As unidades utilizadas são: polegada ou milímetros de mercúrio (mmHg), quilopascal (kPa), atmosfera (atm), milibar (mbar) e hectopascal (hPa), sendo as três últimas, as mais utilizadas no meio científico. Outra unidade utilizada para se medir a pressão é a PSI (pounds per square inch) que em Português vem a ser libra por polegada quadrada (lb/pol²). Embora comum para medir pressão de pneumáticos e de equipamentos industriais a lb/pol² é raramente usada para medir a pressão atmosférica. 
Embora o ar seja extremamente leve, não é desprovido de peso. Cada pessoa tem em média uma superfície do corpo aproximadamente igual a 1 metro quadrado, quando adulto. Sabendo que ao nível do mar a pressão atmosférica é da ordem de 1 atm (definida como 101 325 Pa, ou ainda 1013,25 hPa=mbar), isso significa dizer que, neste local, uma pessoa suportaria uma força de cerca de 100 000 N relativo à pressão atmosférica. Porém, não sente nada, nem é esmagada por esta força. Isto acontece devido à presença do ar que está contido no corpo e ao equilíbrio entre a pressão que atua de fora para dentro e de dentro para fora do corpo. Qualquer variação na pressão externa se transmite integralmente a todo o corpo, atuando de dentro para fora, de acordo com o Princípio de Pascal. 
Fonte:https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_atmosf%C3%A9rica 
- Pressão Absoluta
A pressão absoluta é medida relativamente ao vácuo absoluto e consiste na soma da pressão relativa e a pressão atmosférica. É a pressão que é feita dentro de um manômetro, pelo material cuja pressão se pretende conhecer.
Se nos referimos a uma garrafa de Coca-Cola, a pressão absoluta à qual está submetida a sua garrafa é igual à soma da pressão atmosférica (externa à embalagem) e à pressão manométrica (interna, pela acção das moléculas do gás da bebida).
Unidade de medida Pascal – Pa.
Fonte:https://conceito.de/conceito-de-pressao-absoluta 
- Pressão Manométrica
A pressão manométrica é a medição da pressão em relação à pressão atmosférica existente no local, podendo ser positiva ou negativa. Geralmente se coloca a letra “G” após a unidade para representá-la. Quando se fala em uma pressão negativa, em relação a pressão atmosférica chamamos pressão de vácuo.
A pressão que os manômetros indicam diretamente é uma pressão relativa.
A pressão manométrica é o que fornece, por exemplo, o calibrador da pressão dos pneus de um automóvel. Da mesma forma, o esfigmomanômetro (medidor da pressão arterial) também mede a pressão manométrica do sangue. Finalmente vale notar que a pressão manométrica pode ser negativa, indicando níveis de pressão inferiores à pressão de referência.
Fonte:https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_manom%C3%A9trica 
- Pressão Barométrica
Pressão Atmosférica, ou Pressão Barométrica é a pressão é a pressão exercida pela camada de moléculas de ar sobre a superfície da Terra. As unidades de medida utilizadas são Polegadas, Milímetros de Mercúrio, Milibar e Hectopascal, sendo medida pelo instrumento chamado de Barômetro. O barômetro foi inventado em 1643 pelo cientista Evangelista Torricelli.
Fonte:http://blog.climaeambiente.com.br/2016/03/30/pressao-atmosferica-ou-barometrica/ 
- Pressão Hidrostática
A pressão hidrostática é a força que as moléculas de fluidos exercem umas sobre as outras devido à atração gravitacional da Terra. Essa força ocorre quando um líquido está em movimento ou em completa paralisação. As forças de pressão hidrostática nos fluidos podem se dar em qualquer sentido quando se deparam com uma área de menor resistência, por exemplo, esta energia força a água para fora de um buraco em um copo de papel, o gás de um vazamento em uma tubulação, o sangue para fora dos vasos em direção aos tecidos circundantes, etc.
Quanto maior a altitude, maior a pressão. O fluido que percorre caminhos de quedas, sofre maior pressão hidrostática, como por exemplo, a água percorrendo cachoeiras flui mais rápido do que a água em rio sem corredeiras. A temperatura é outro fator que afeta a pressão, porque quando as temperaturas aumentam, as moléculas se movem a uma velocidade maior, o que proporciona um aumento da pressão hidrostática.
Unidade de medida Pascal – Pa.
Fonte:https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrost%C3%A1tica 
2.2 – Força em Newtons que veda a tampa da embalagem de extrato de tomate
Calculamos sua área pela seguinte fórmula:
A= Π*d²4
Sendo d o seu diâmetro, A a área e Π nosso pi.
Sabendo que o diâmetro é igual a 7,5 cm que transformado para metro (m) é igual a 0,075m.
Com isso, substituímos os valores na formula como mostra abaixo:
A= 
A=
A=0,004415 m²
 Obtendo assim a sua área de 0,004415 m².
Com o valor da área obtido, podemos agora calcular a força, sabendo que a pressão atmosférica de Brasília é igual a 1020hPa, que transformada para pascal obteve o valor de 102000 Pa.
Fonte:https://www.climatempo.com.br/previsao-do-tempo/cidade/61/brasilia-df 
Substituímos os valores na formula da força como mostra a seguir:
P= 
F=P*A
F=102000*0,00441562
F=450,393 N
Obtendo assim a força que veda a tampa da embalagem de extrato de tomate igual a 450,393 N.
Como a pressão atmosférica no exterior do pote é maior que no seu interior, a tampa fica bem presa e é por isso, que normalmente há dificuldade em abri-la. 
Ao retirarmos o inserto de plástico, estamos permitindo que o ar externo entre no pote, através de um pequeno furo existente sob o inserto.
Assim, igualamos a pressão interna à externa e a tampa se abre facilmente, já que não é necessário fazer força para vencer a pressão externa.
2.3 - Experimento sobre empuxo
Experimento realizado no dia 17/08/2017 no laboratório de Física II.
Empuxo é o nome dado à força exercida por um fluido sobre um objeto mergulhado total ou parcialmente nele. Também conhecido como Princípio de Arquimedes, o empuxo sempre apresenta direção vertical e sentido para cima.
Para realizarmos o experimento utilizamosum cilindro de tecnil, um dinamômetro, uma proveta com água e uma balança semi analítica.
Material utilizado, balança, álcool, proveta, dinamômetro e suporte para o dinamômetro.
Inicialmente com uso da balança encontramos a massa do corpo de prova, que foi de 53,42 g = 0,05342 kg. Em seguida determinamos o peso do objeto, multiplicando a massa pela gravidade, Fp = m * g, Fp = 0,05342 * 9,8, Fp = 0,5235 N. O valor calculado conferiu com o valor informado sobre o peso em N efetuado com o dinamômetro.
O corpo de prova foi imerso em álcool (densidade = 0,789 g/cm3), substancia menos densa que a água (densidade = 1 g/cm3), neste caso o empuxo será menor imerso em álcool do que em água.
Fonte:https://www.wikipedia.org/
Ao mergulharmos o corpo de prova dentro da proveta utilizando o dinamômetro para coletar o peso aparente, encontramos o valor de 0,07 N.
Pela formula temos que, 
Fapa = Fp – E, então 
E = Fp - Fapa, 
E = 0,52 N – 0,07 N,
E = 0,45 N.
2.4 - Teorema de Stevin
A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades dos pontos."
Através deste teorema podemos concluir que todos os pontos a uma mesma profundidade, em um fluido homogêneo (que tem sempre a mesma densidade) estão submetidos à mesma pressão.
Uma das aplicações do Teorema de Stevin são os vasos comunicantes, observado em laboratório. Num líquido que está em recipientes interligados, cada um deles com formas e capacidades diferentes, percebemos que a altura do líquido será igual em todos eles depois de estabelecido o equilíbrio. Isso ocorre porque a pressão exercida pelo líquido depende apenas da altura da coluna.
Exemplo no dia a dia.
As caixas e reservatórios de água é outro exemplo que se aproveitam desse princípio para receberem ou distribuírem água sem precisar de bombas para auxiliar esse deslocamento do líquido. 
2.5 - Questão sobre vasos comunicantes
Resolva a seguinte questão justificando o princípio que fundamenta a solução: 
De quanto deve ser o diâmetro do êmbolo da área S2 para que a força F2 seja igual a 25 F1. O diâmetro correspondente a área S1 é d = 18 cm. Apresente a memória de cálculo. Resposta do diâmetro em cm.
O princípio físico aplicado é o de Pascal, que estabelece a alteração de pressão produzida em um fluido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do fluido e às paredes do seu recipiente. O embolo, empurrando o liquido no tubo estreito, produz um acréscimo de pressão (p), que pelo princípio de Pascal, se transmite integralmente para o tubo largo.
Sendo p1 = p2 e lembrando que p = F/A, escrevemos:
Aplicando a formula temos sobre os dados encontrados.
F2 = 25 F1
d1 = 18 cm, r1 = 9 cm
Diâmetro do embolo maior de 90 cm.
2.6 - Densidade e massa especifica
A densidade é uma grandeza que expressa a razão entre a massa de um material e o volume por ele ocupado. A densidade é uma propriedade específica de cada material que serve para identificar uma substância.
A massa específica de uma substância é a razão entre a massa e o volume da substância. De um modo geral, o conceito de massa específica é empregado quando temos corpos homogêneos.
No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de massa específica ou densidade é o kg/m3, mas frequentemente são usadas as unidades g/cm3 e kg/L.
Baseando-se nestes dados encontramos o peso na coluna de ar existente em nosso laboratório, as dimensões encontradas utilizando uma trena a laser do local foram, 11,628 m de comprimento, 10,077 metros de largura e 2,83 metros de altura. Para sabermos a área total da sala multiplicamos os valores encontrados de comprimento, largura e altura, cujo valor é 331,60 m3.
Após encontrarmos o volume, iremos calcular a massa de ar da sala. Sabendo que a massa específica do ar é igual a 1,2 kgm³.
	Essa massa de ar da sala foi calculada pela fórmula:
m = δar * V
Sendo m nossa massa da sala a qual queremos encontrar, δar a massa específica do ar e V o nosso volume que foi calculado logo a cima.
Substituímos os valores na fórmula como mostra abaixo:
m = δar * V
m = 1,2 * 331,60
m = 397,92 kg
	Obtendo a massa de ar da sala igual a 396 kg.
	Após todo esse procedimento que iremos calcular a nossa força, pois para encontrar a massa precisamos do volume e para encontrar a força precisamos da massa.
	Substituímos os valores na fórmula. Veja a seguir:
F = mar * g
F = 397,92 * 9,8
F = 3899,616 N
	Tendo assim nossa força peso da massa de ar da sala igual a 3899,616 N.
2.7 - Resultante da força atuante no par de Magdeburg
	No experimento com o par de Magdeburg, juntamos as duas borrachas para calcularmos a sua força.
Sabendo que a pressão atmosférica de Brasília estava aproximadamente a 102000 Nm2 e que seu diâmetro é de 11 cm que transformados para metros (m) obtemos 0,11m.
Para calcularmos a força precisamos da área dessa borracha, a qual não temos. Então fizemos os cálculos da seguinte forma para obtê-la:
A= 
A=
A=0,009498 m²
	Obtendo assim o valor da área de 0,009498 m², com isso, conseguindo em seguida substituir os valores adquiridos na fórmula da força mostrada abaixo:
F=P*A
F=102000*0,009498 
F=968,847 N
Tendo assim a força do par de Magdeburg igual a F = 15493,8 N.
2.8 - Experimento sobre manômetro de tubo
Adicionamos 210 ml de álcool em uma proveta e em seguida adicionamos água com corante em uma vidraria em U acoplada a uma régua para medirmos a variação do liquido no manômetro. Acoplamos a sonda uma mangueira conectada a uma ponta do tubo em U, onde foi mergulhado a sonda de 10 em 10 ml na proveta, descobrindo a variação do liquido no manômetro e em seguida obtendo os dados na tabela abaixo.
Para sabermos o valor em milímetros que a sonda foi imersa em cada etapa, temos que a cara 2 ml de sonda imersa temos 1,706 mm, sendo assim multiplicamos os valores referentes a cada etapa, tendo assim o valor total do deslocamento da sonda na proveta é igual a 136,48 mm.
	Manômetro de Tubo Aberto
	H (ml)
	multi. 1,706 
	Δh (mm)
	P (N/m²)
	0
	0
	0
	0
	40
	34,12 mm
	59 = 0,059 m
	0,4561
	80
	68,24 mm
	83 = 0,083 m
	0,6417
	120
	102,36 mm
	109 = 0,109 m
	0,8428
	160
	136,48 mm
	138 = 0,138 m
	1,067
*Densidade do álcool = 0,789 g/cm3 Fonte: https://www.wikipedia.org/
H – profundidade na proveta
Δh – desnível do líquido no manômetro
P – pressão manométrica
μ – massa específica do líquido na proveta
P = μ x g x Δh
Gráfico de representação da profundidade da sonda em relação a pressão manométrica.
Linearizando o gráfico.
2.9 - Coeficiente de dilatação linear
A dilatação linear é caracterizada pelo aumento do comprimento de um corpo ao ser submetido a um aumento de temperatura.
A dilatação linear ocorre quando um corpo sofre aumento em sua temperatura e, consequentemente, há aumento na distância entre dois pontos em seu interior. São exemplos desse fenômeno o aumento do comprimento de uma barra, o aumento do raio de uma esfera e o aumento da diagonal de um quadrado ou de um cubo.
Este experimento não foi realizado em sala de aula, porém ao visualizarmos o vídeo sobre o experimento realizado com outra turma, obtemos os dados para calcularmos o coeficiente de dilatação linear do ferro. Os dados encontrados foram:
Temperatura inicial = 27,5 º C
Temperatura final = 96,9 º C
Comprimento inicial do tubo de ferro = 521 mm
Dilatação do tubo de ferro = 0,440 mm
A formula para calcularmos o coeficiente de dilatação linear é Δl = l0 * α * ΔT, substituindo os dados encontramos o valor de 12,16 * 10-6 ºC-1.
Δl = l0 * α * ΔT 
Substituindo os dados encontramos o valor de 12,16 * 10-6 ºC-1.
Δl = l0 * α * ΔT 
0,440 = 521 * α * (96,9 – 27,5) 
0,440 = 36157,4 α 
α = 
α = 0,00001216 º C-1 = 12,16 * 10-6 ºC-1 
O valor encontrado no cálculo condiz com o valor teórico encontrado de 12 * 10-6 ºC-1, temos uma pequena diferença referente ao erro de imprecisão dos instrumentos de medição e errode mensuração dos valores encontrados.
Fonte:http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Dilatacao/linear.php 
2.10 - Calor especifico da água
Material utilizado, um termopar, um termômetro digital, dois multímetros, um calorímetro, água, um cronometro, balança, uma resistência e uma fonte de 12 V.
O calor específico é a quantidade de calor que deve ser fornecida para que 1 g de substância tenha a sua temperatura elevada em 1°C. Cada substância possui um determinado valor de calor específico, que é geralmente expresso em cal/g.°C.
Quanto maior for o calor específico de uma substância, maior será a quantidade de calor que deverá ser fornecida ou retirada dela para que ocorram variações de temperatura. A água, quando comparada com várias outras substâncias, possui o maior calor específico, que corresponde a 1 cal/g.ºC.
Utilizando um calorímetro podemos medir o calor, a energia, a potência, além do calor específico da água.
O calorímetro consiste em um recipiente isolado termicamente, geralmente preenchido com um líquido (normalmente água) e um termômetro. Conhecendo-se a massa da água, a quantidade de calor fornecida e a variação da temperatura, podemos então determinar o calor específico da água.
A formula para calcular a quantidade de calor e para encontrarmos o calor especifico é:
 Q = c * m * ΔT
Onde também teremos que determinar a potência elétrica e a quantidade de energia elétrica e estabelecermos uma relação entre as duas energias obtidas, como mostra os cálculos a seguir:
Q = quantidade de calor sensível (cal ou J).
c = calor específico da substância que constitui o corpo (cal/g°C).
m = massa do corpo (g ou kg).
ΔT = variação de temperatura (°C).
Substituindo os valores temos que:
Massa da água = 100g
Ti= 23,5ºC Tf = 43,5ºC → ΔT = 20ºC
ddp = 12,04 V
i = 2,15 A
Tempo = 7:10 minutos = 430 s
Voltagem → V = R * i
Potencia → P = V * i → 12,04 * 2,15 = 25,9 W
Energia → QE = P * t → 25,9 * 430 = 11137 J
QH2O = cH2O * mH2O * ΔTH2O
QH2O = cH2O * (100g + 20 g – variação calorímetro) * 20ºC
QH2O = 2400 cH2O 
QH2O = QE
2400 cH2O = 11137
cH2O = 
cH2O = 4,64 J
1 cal/g.°C --- 4,2 J 
 x --- 4,64 J 
x = 1,1047 cal/g.°C 
erro = → 0,1047
Encontramos o valor de 1,1047 cal/g.°C para o calor especifico da água, o valor calculado é aproximado do valor real que é de 1 cal/g.°C, encontramos a taxa de erro sobre os cálculos que foi de 0,1047. Subtraindo o valor calculado com a taxa de erro encontramos o valor real do calor especifico da água que condiz com a teoria. 
2.11 - Calor especifico do óleo comestível
Para encontrarmos o calor específico do óleo realizamos um procedimento em laboratório.
Materiais utilizados
2 termopares, 2 Candeeiros, Óleo, suporte, fósforo, termômetro digital, 2 multímetros, 2 beckers, balança, 1 cronometro e tela amiantada.
Primeiro, pesamos 100g de óleo e de agua, suas temperaturas, que foi de 24°C e 23,3ºC respectivamente.
Logo após, inserimos no óleo e a água os termopares que estavam conectados a um multímetro, para mensurarmos a elevação de temperatura.  Acendemos os candeeiros e os posicionamos embaixo dos suportes em que os beckers com estavam, para podermos aquece-los, e disparamos o cronometro.
Passados 14 minutos e 30 segundos o óleo e a água atingiram temperatura de 120,6 °C e 79,2ºC.
QH2O = Qóleo
cH2O x mH2O x (tfH2O – tiH2O) = cóleo x móleo x (tfóleo – tióleo)
Com a elaboração dos cálculos encontramos o calor especifico do óleo, que foi 0,57 cal/g°c, um valor muito aproximado ao encontrado na teoria.
A diferença entre esses valores ocorreu, pois, o óleo usado no experimento já tinha sido usado anteriormente.
3.CONCLUSÃO
	Realizando os experimentos, os resultados foram satisfatórios, pois ficamos dentro do percentual de erro estabelecido, onde temos a imprecisão dos equipamentos de medição e erros de mensuração dos valores encontrados.
Após finalizado os experimentos, tivemos uma melhor representação sobre os assuntos citados, e interpretamos o uso da física em pequenas coisas que frequentemente usamos ou vimos no dia a dia.
4.Bibliografia:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o 
Fonte:https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_atmosf%C3%A9rica
Fonte:https://conceito.de/conceito-de-pressao-absoluta 
Fonte:https://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o_manom%C3%A9trica 
Fonte:http://blog.climaeambiente.com.br/2016/03/30/pressao-atmosferica-ou-barometrica/ 
Fonte:https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrost%C3%A1tica
Fonte:https://www.wikipedia.org/
Fonte:http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Dilatacao/linear.php