2º RELATÓRIO FISICA EXPERIMENTAL II DENSIDADE (final)08 09 17 2ª opção

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Física Experimental II
Densidade Volumétrica da Água
Professor:
Gentil
Grupo:
Cláudio Magno Muniz Monteiro - Matrícula: 201701182068 
Jefther Antônio Montovane da Silva - Matrícula: 201602133751
Marcos Araújo Silva - 	Matrícula: 201504516108
Ojuaraci Duarte do Nascimento - 	Matrícula: 201502556197
Paulo Sérgio Souza da Silva - 	Matrícula: 201509831606
Turma:
3055
NITERÓI – RJ
08/09/2017
ÍNDICE
OBJETIVO
INTRODUÇÃO 
MATERIAIS E MÉTODOS
DADOS
ANÁLISE E CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
OBJETIVO
Calcular, com números do experimento, a variação de densidade de um sólido através do empuxo sofrido por ele ao ser submerso na água, construindo tabelas e gráficos de referência nos cálculos, constatando, assim, a diminuição da força peso de um corpo submerso em um liquido (água);
INTRODUÇÃO
Densidade:
Uma propriedade importante de qualquer material é sua densidade, definida como a massa por unidade de volume. Em português, um sinônimo de densidade é massa específica. Um material homogêneo, tal como o gelo ou o ferro, possui a mesma densidade em todas as suas partes. Quando a massa m de um material homogêneo possui volume V, sua densidade é:
Dois objetos feitos com o mesmo material possuem a mesma densidade, mesmo que tenham massas e volumes diferentes. Isso acontece porque a razão entre a massa e o volume é a mesma para ambos.
Densidade da água:
As propriedades físicas e químicas da água não se igualam às propriedades de nenhum outro líquido e são elas que a tornam tão indispensável. Entre essas características peculiares da água está a sua densidade no estado líquido e no estado sólido, isto é, na forma de gelo. 
Geralmente, quando está no estado sólido, a substância se apresenta mais densa que no estado líquido. No entanto, é exatamente o contrário o que acontece com a água. Quando líquida e em temperatura ambiente (cerca de 20ºC), a sua densidade é aproximadamente igual a 0,99825 g/cm3. Ela atinge a sua densidade máxima em aproximadamente 4ºC, que é de 1,0000 g/cm3. Mas quando passa para o estado sólido, com temperaturas de 0ºC ou menos, sua densidade diminui para cerca de 0,92 g/cm3.
Empuxo:
O empuxo é um fenômeno familiar: um corpo imerso na água parece possuir um peso menor do que no ar. Quando o corpo possui densidade menor do que a do fluido, ele flutua. O corpo humano normalmente flutua na água, e um balão cheio de hélio flutua no ar.
O princípio de Arquimedes afirma: quando um corpo está parcial ou completamente imerso em um fluido, o fluido exerce sobre o corpo uma força de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado pelo corpo.
	Para demonstrar esse princípio, consideramos uma porção qualquer de fluido em repouso. Na figura abaixo, a linha irregular externa indica a superfície que delimita essa porção de fluido. As setas representam as forças exercidas pelo fluido vizinho sobre a superfície de contorno.
	O fluido todo está em equilíbrio, logo o componente y da força resultante deve ser igual a zero. Portanto, a soma dos componentes y das forças que atuam sobre a superfície deve ser uma força de baixo para cima com módulo igual ao peso mg do fluido no interior da superfície. Além disso, a soma dos torques sobre a porção do fluido deve ser igual a zero, de forma que a linha de ação da força resultante deve passar pelo centro de gravidade dessa porção do fluido.
Figura 1 (Princípio de Arquimedes)
	Agora, substituímos o elemento de fluido por um corpo sólido com uma forma exatamente igual à forma do elemento considerado (figura acima). A pressão em cada ponto é exatamente a mesma que a anterior. Assim, a força de baixo para cima exercida pelo fluido é também a mesma, novamente igual ao peso mg do fluido deslocado que abriu o espaço para o corpo. Essa força de baixo para cima denomina-se força de empuxo sobre o corpo sólido. A linha de ação da força de empuxo novamente passa pelo centro de gravidade do fluido deslocado (que não coincide necessariamente com o centro de gravidade do corpo).
	Um corpo cuja densidade média é menor do que a do liquido pode flutuar parcialmente submerso na superfície livre do líquido. Quanto maior for a densidade do líquido, menor é a parte do corpo submersa. Quando você nada na água do mar (densidade igual a 1030 kg/m³), seu corpo flutua mais facilmente do que quando você nada na água doce (1000 kg/m³).
MATERIAIS E MÉTODOS
 Materiais
- Régua milimetrada
- Dinamômetro 2N 
- Conjunto de mecânica Arete 
 com tripé universal Delta
- Becker 400ml
- Água
- Cilindro
Métodos
Após a análise dos equipamentos, iniciamos o experimento com a calibração do dinamômetro em 0mm. Aferimos o diâmetro do bloco cilíndrico para obtermos a área.
Com os dados obtidos do cilindro e com o auxilio de uma régua milimetrada criamos 10 marcações com intervalos de 5mm entre cada no corpo do cilindro a partir de sua base, que será nossa referência de deslocamento(h). Após gerarmos as marcações de referência, colocamos o cilindro no dinamômetro e calculamos o seu peso livre, onde obtivemos o valor de 0,6N.
Com o auxílio do conjunto de mecânica Arete, para realizarmos o içamento do dinamômetro ligado ao cilindro, iniciamos o experimento de imersão do cilindro no recipiente com água para analisarmos a relação das forças (Peso x Empuxo), que irão atuar no cilindro a cada fração de profundidade(h) que estiver imersa na água.
Logo após, medimos a força (indicada pelo dinamômetro), a cada fração de altura (h) imersa, e construímos uma tabela de medidas com a razão Força(N) X Profundidade h(mm). Com o auxilio dos dados da tabela gerada, realizamos o cálculo do valor médio e do desvio médio para a Força(N) e a Profundidade h(mm).
Em seguida, escalonamos os pontos em papel milimetrado utilizando o eixo X para referência dos dados de Força(N) e o eixo Y para os dados de Profundidade h(mm). Após a marcação dos pontos no gráfico traçamos a reta principal, maximal e minimal, onde pegamos dois pontos quaisquer de cada reta para calcularmos o coeficiente angular e o desvio médio do gráfico.
DADOS
Diâmetro do cilindro: 28mm
Peso livre do dinamômetro: 0,6N
Gravidade considerada: 9,81 m/s²
Dados obtidos para a construção da tabela e gráfico:
	F (N)
	h(mm)
	F1
	0,58 ± 0,09N
	h1
	 5,0 ± 12,5mm
	F2
	0,54 ± 0,09N
	h2
	10,0 ± 12,5mm
	F3
	0,50 ± 0,09N
	h3
	15,0 ± 12,5mm
	F4
	0,46 ± 0,09N
	h4
	20,0 ± 12,5mm
	F5
	0,42 ± 0,09N
	h5
	25,0 ± 12,5mm
	F6
	0,40 ± 0,09N
	h6
	30,0 ± 12,5mm
	F7
	0,36 ± 0,09N
	h7
	35,0 ± 12,5mm
	F8
	0,32 ± 0,09N
	h8
	40,0 ± 12,5mm
	F9
	0,28 ± 0,09N
	h9
	45,0 ± 12,5mm
	F10
	0,24 ± 0,09N
	h10
	50,0 ± 12,5mm
Cálculo da área da base do cilindro:
Cálculo do valor médio da força (N):
N
Cálculo do desvio médio da força (N):
Cálculo do valor médio da profundidade (h):
Cálculo do desvio médio da profundidade (h):
mm
Cálculo do coeficiente angular da reta principal:
Cálculo do coeficiente angular da reta minimal:
Cálculo do coeficiente angular da reta maximal:
Cálculo do desvio médio do gráfico:
Resultado final: 
ANÁLISE E CONCLUSÃO
 De acordo com os dados e com os cálculos coletados, pode-se afirmar que o teorema de Arquimedes é bastante preciso, que o empuxo é igual ao peso do volume deslocado pelo corpo, e que o somatório de forças (força resultante) em um corpo, depende do meio em que está contido, seja num fluido ou não. Um importante fato a ser observado, é que a força de empuxo não depende da densidade do corpo submerso no fluido nem da sua massa, pois a densidade média do corpo só é relevante para saber se o corpo afunda ou flutua em fluido. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Sears & Zemansky - Física II: Termodinâmica e Ondas / Young & Freedman - 12ª ed. São Paulo. Pearson, 2015.Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentos de Física, volume 2: gravitação, ondas e termodinâmica. 9ª ed. Rio de Janeiro. LTC, 2012.
SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Empuxo"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/empuxo.htm>. Acesso em 04 de setembro de 2017.
FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Densidade"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/densidade.htm>. Acesso em 04 de setembro de 2017.