Relatório Empuxo Física 2.doc

Prévia do material em texto

Estácio de Sá – Campus São José/SC
Engenharia Civil						 1º Semestre / 2017
Discentes:	Edimar Laurentino
		Maycon Gabriel Amin
		Gabriel Pires
		Thauan Silveira
Experimento 1: Empuxo
São José, 09 de Março de 2017
Objetivo
	Experimento visa demonstrar como o Empuxo atua em um objeto imerso em um fluido. Serão realizados testes com dois tipos de fluidos, Água e Água+Sal. Deveremos perceber a diferença da força de empuxo devido a variação de densidade dos dois líquidos utilizados. Conforme estudos o empuxo é calculado pelo produto da densidades do fluido(d), aceleração da gravidade(g) e volume do objeto(V).
	E=d.g.V
	O empuxo pode ser obtido através da subtração do PESO REAL pelo PESO aparente. Então através de um dinamômetro faremos medições de PESO REAL e encontraremos o valor de EMPUXO do fluido através da imersão do mesmo objeto no mesmo. Tendo estes valores será, então calculado o valor da densidade do fluido e retirado os valores de ERRO ABSOLUTO e ERRO RELATIVO dos experimentos.
	Em uma segunda etapa será verificado a massa de três objetos diferentes através do dinamômetro. E verificaremos, também, ERRO ABSOLUTO e ERRO RELATIVO em comparação à suas massa obtidas através de uma balança.
Introdução Teórica
	Ao entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.
Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual chamamos Empuxo.
	O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.
A unidade de medida do Empuxo no SI é o Newton (N).
Princípio de Arquimedes: Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de um empuxo vertical, para cima, igual ao peso do líquido deslocado.
	O empuxo é a existência da ação de várias forças sobre um corpo mergulhado em um determinado líquido. Cada força tem um módulo diferente, e a resultante delas não é nula. A resultante de todas essas forças está dirigida para cima e é exatamente esta resultante que representa a ação do empuxo sobre o corpo.
	Para se calcular a intensidade da ação do empuxo existe uma pequena relação entre o empuxo e a densidade do líquido no qual o corpo está emerso. 
onde:
 = Empuxo (N)
 = Densidade do fluido (kg/m³)
 = Volume do fluido deslocado (m³) – Volume do Objeto Imerso.
g = Aceleração da gravidade (m/s²)
Procedimentos Experimentais
Materiais Utilizados:
Dinamômetro;
Haste;
Tripé;
Painel de forças;
Linha;
Béquer;
Régua;
Balança;
Discos de Metal com formato cilíndrico;
	O experimento consistiu em duas parte distintas: O primeiro realizado a fim de encontrarmos o valor experimental da densidade dos fluidos (Água e Água+Sal) e estabelecer os erros em relação à densidade das literaturas, o segundo foi realizado para compararmos a massa medida pelo dinamômetro, através do peso do objeto, com a massa dada por uma balança de precisão. No segundo momento também foram calculados os erros experimentais.
1ª Parte:
	Utilizado um objeto cilíndrico com um orifício no centro. O mesmo foi amarrado ao dinamômetro através de uma linha(Barbante). Desta forma foi calculado o PESO do objeto fora e dentro dos fluidos.
- Água (d= 1 x 10³ Kg/m³):
	
Peso real do objeto medido através do dinamômetro: 0,5 N
Peso aparente calculado através da imersão no fluido: 0,46 N
Valor do empuxo: 0,5 N – 0,46 N = 0,04 N
Valor do volume do objeto: п. R².V = 0,00000482 m³ 
Valor da densidade do líquido: E = d .g .V => d = 0,04 / 9,81 . 0,00000482 = 0,84 x 10³ Kg/m³ 
		
Valor de Erro Absoluto: 
		Erro Absoluto = Valor Medido – Valor Padrão 
		Erro Absoluto = 0,84 x 10³ – 1 x 10³ = -0,16 x 10³ Kg/m³
Valor de Erro Relativo:
		Erro Relativo = (|Erro absoluto| / Valor Padrão) x 100%
		Erro Relativo = (0,16 x 10³/1 x10³) x 100% = 16%
- Água + Sal (d= 1,3 x 10³ Kg/m³):
	
Peso real do objeto medido através do dinamômetro: 0,5 N
Peso aparente calculado através da imersão no fluido: 0,44 N
Valor do empuxo: 0,5 N – 0,44 N = 0,06 N
Valor do volume do objeto: п. R².V = 0,00000482 m³ 
Valor da densidade do líquido: E = d .g .V => d = 0,06 / 9,81 . 0,00000482 = 1,26 x 10³ Kg/m³ 
		
Valor de Erro Absoluto: 
		Erro Absoluto = Valor Medido – Valor Padrão 
		Erro Absoluto = 1,26 x 10³ – 1,3 x 10³ = -0,04 x 10³ Kg/m³
Valor de Erro Relativo:
		Erro Relativo = (|Erro absoluto| / Valor Padrão) x 100%
		Erro Relativo = (0,04 x 10³/1.3 x10³) x 100% = 3%
2ª Parte:
	Utilizados três objetos de massa distintas. Com isso foram tomadas as medidas de massa através do seu PESO(Dinamômetro) e comparado com a massa dada pela Balança.
- Objeto 1:
Valor do Peso dado pelo Dinamômetro: 0,5 N
Valor da massa medida através do Peso: m = P/g = 0,5 / 9,81 = 0,051 Kg
Valor da massa dada pela balança: 0,05 Kg
Valor de Erro Absoluto: 
		Erro Absoluto = Valor Medido – Valor Padrão 
		Erro Absoluto = 0,051 – 0,05 = 0,001 Kg
Valor de Erro Relativo:
		Erro Relativo = (|Erro absoluto| / Valor Padrão) x 100%
		Erro Relativo = (0,001 / 0,05) x 100% = 2%
- Objeto 2:
Valor do Peso dado pelo Dinamômetro: 0,74 N
Valor da massa medida através do Peso: m = P/g = 0,74 / 9,81 = 0,075 Kg
Valor da massa dada pela balança: 0,073 Kg
Valor de Erro Absoluto: 
		Erro Absoluto = Valor Medido – Valor Padrão 
		Erro Absoluto = 0,075 – 0,073= 0,002 Kg
Valor de Erro Relativo:
		Erro Relativo = (|Erro absoluto| / Valor Padrão) x 100%
		Erro Relativo = (0,002 / 0,073) x 100% = 2,7%
- Objeto 3:
Valor do Peso dado pelo Dinamômetro: 0,96 N
Valor da massa medida através do Peso: m = P/g = 0,96 / 9,81 = 0,098 Kg
Valor da massa dada pela balança: 0,096 Kg
Valor de Erro Absoluto: 
		Erro Absoluto = Valor Medido – Valor Padrão 
		Erro Absoluto = 0,098 – 0,096= 0,002 Kg
Valor de Erro Relativo:
		Erro Relativo = (|Erro absoluto| / Valor Padrão) x 100%
		Erro Relativo = (0,002 / 0,096) x 100% = 2%
Resultados
 - Segue disposição, em tabela dos dados coltados na primeira parte do experimento:
	Fluido
	Peso Real
	Peso Aparente
	Empuxo
	Densidade Experimental
	Densidade Padrão *
	Erro Absoluto
	Erro Relativo
	Água
	0,5 N
	0,46 N
	0,04 N
	0,84 x 10³ Kg/m³
	1 x 10³ Kg/m³
	-0,16 x 10³ Kg/m³
	16%
	Água + Sal
	0,5 N
	0,44 N
	0,06 N
	1,26 x 10³ Kg/m³
	1,3 x 10³ Kg/m³
	-0,04 x 10³ Kg/m³
	3%
* Densidade da Água Salgada foi comparada com a Água do mar. Densidade de Água Doce foi fornecida no roteiro do relatório.
- A seguir, os dados coletados na segunda parte do experimento laboratorial:
	Objeto*
	Massa Balança
	Massa Experimental
	Erro Absoluto
	Erro Relativo
	1 Disco Grande
	0,05 Kg
	0,051 Kg
	0,001 Kg
	2 %
	1 Disco Grande
1 Disco Pequeno
	0,073 Kg
	0,075 Kg
	0,002 Kg
	2,7 %
	1 Disco Grande
2 Discos pequenos
	0,096 Kg
	0,098 Kg
	0,002 Kg
	2 %
* Foram fornecidos, pelo professor, pequenos discos de metal para os experimentos.
Discussões
	
Com os dados acima nota-se os seguintes pontos:
Ao colocarmos um corpo dentro da água com PESO 0,5 N o mesmo retorna uma PESO Aparente de 0,46 N, caracterizando assim, um Empuxo de 0,04 N.
Com o Volume do objeto(Cilindro), podemos então descobrir o valor da densidade do fluido experimentado. Para o caso da água, foi encontrado uma densidade de 0,84 x 10³ Kg/m³.
Ainda com a Água sozinha, e tendo como padrão a densidade 1 x 10³ Kg/m³. Relacionamos a densidade obtido através do experimento, encontrando um Erro Absoluto do -0,16 Kg/m³ e um Erro Relativo de 16 %.
Com o segundo Fluido(Água+Sal),o peso Aparente do mesmo objeto apresenta um valor de 0,44 N, resultando em uma força de Empuxo de 0,06 N.
Da mesma forma, utilizando o Volume do objeto já conhecido, calculou-se uma densidade para a água salgada de 1,26 x 10 ³ Kg/m³.
Segundo fontes da internet, relacionada na bibliografia deste relatório, realizamos uma alusão à água do mar. Tendo como padrão uma densidade de 1,3 x 10³ Kg/m³. O Erro Absoluto encontrado entre as duas medidas foi de -0,04 x 10³ Kg/m³ e o Erro Relativo foi de 3%.
Na segunda Parte do experimento foi calculado a massa de três diferentes objetos com a obtenção do PESO através do dinamômetro e comparado com o resultado fornecido por uma balança. Considerou-se g=9,81 m/s².
Primeiro Objeto(1 Disco Grande ) possui PESO 0,5 N, portanto massa 0,051 Kg. Na balança a massa apresentada foi de 0,05 Kg. Obtemos então um erro Absoluto de 0,001 Kg e Erro relativo de 2 %.
Segundo Objeto(1 Disco Grande e 1 Disco Pequeno) possui PESO 0,74 N, portanto massa 0,075 Kg. Na balança a massa apresentada foi de 0,073 Kg. Obtemos então um erro Absoluto de 0,002 Kg e Erro relativo de 2,7 %.
Terceiro Objeto(1 Disco Grande e 2 Discos Pequenos) possui PESO 0,96 N, portanto massa 0,098 Kg. Na balança a massa apresentada foi de 0,096 Kg. Obtemos então um erro Absoluto de 0,002 Kg e Erro relativo de 2 %.
	
Conclusão
	A primeira conclusão que retiramos do experimento é referente ao PESO apresentado pelo corpo imerso em um fluido. O mesmo não provoca alteração da forma de empuxo, uma vez que esta força está relacionada à densidade do meio, a aceleração da gravidade e ao Volume de líquido deslocado(Volume do objeto). Também notou-se a diminuição do PESO do objeto ao ser colocado no líquido. Tal fato deve-se à força de empuxo que ocorre de forma oposta à força peso, resultando no que chamamos de Peso aparente. Tanto que se o Empuxo for igual ao Peso do corpo imerso, teríamos um Peso aparente igual a ZERO. 
	Estudos comprovam que a variação da temperatura altera o valor da densidade do fluido. Quando um líquido é aquecido, as moléculas se agitam e acabam por se separarem, ocupando assim um espaço maior. Desta forma o volume do mesmo aumenta, fazendo com que a densidade seja menor.
	Empuxo é caracterizado pela diminuição do PESO aparente do corpo. Não podemos afirma que o PESO corpo diminui por isso não ocorre. O que acontece quando o corpo está imerso em um fluido é que uma força(Empuxo) contra´ria ao PESO é exercida sobre o Objeto, fazendo com que a resultante das forças(PESO Aparente) seja menos do que o Peso real do mesmo.
Bibliografia
BRASIL ESCOLA, Apresenta temas educacionais relacionados com todas as áreas. Disponível em:<http://brasilescola.uol.com.br/fisica/empuxo.htm >. Acesso em: 7 de Março de 2017
SÓ FÍSICA, Temas relacionados ao estudo da Física. Disponível em: <http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/empuxo.php>. Acesso em: 7 de Março de 2017
JB LIVROS E CURSOS, Disponibiliza materias para pesquisas e estudos acadêmicos. Disponível em: <http://juliobattisti.com.br/tutoriais/arlindojunior/geografia003.asp>. Acesso em: 7 de Março de 2017