Relatorio 20 Densidade e Flutuabilidade Completo

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Densidade e Flutuabilidade
Jessica Dine Gomes de Freitas
Centro Universitário Uninter
Av. Antonio Carlos Magalhães, N° 3591 CEP: 40200-000 Salvador – BA – Brasil
E-mail: jessicadinee@gmail.com
Resumo:
A densidade é uma grandeza que expressa a razão entre a massa de um material e o volume por ele ocupado.  É uma propriedade específica de cada material que serve para identificar uma substância. 
Flutuabilidade princípio que diz que os objetos imersos possuem um menor peso aparente que o mesmo objeto na terra porque uma força oposta à gravidade está atuando sobre o objeto. Essa força é chamada de “empuxo” e é a força gerada para cima pelo volume de água deslocado. 
Palavras chave Densidade, Flutuabilidade, Empuxo, Massa Especifica.
Introdução:
A  densidade (ou massa específica) é a relação entre a massa (m) e o volume (v) de determinado material (sólido, líquido ou gasoso).
Matematicamente, a expressão usada para calcular a densidade é dada por:
A unidade de medida da densidade, no Sistema Internacional de Unidades, é o quilograma por metro cúbico (kg/m3), embora as unidades mais utilizadas sejam o grama por centímetro cúbico(g/cm3) ou o grama por mililitro (g/mL). Para gases, ela costuma ser expressa em gramas por litro (g/L).
Conforme se observa na expressão matemática da densidade, ela é inversamente proporcional ao volume. Isso significa que, quanto menor o volume ocupado por determinada massa, maior será a densidade.
Flutuabilidade - O princípio de Arquimedes explica porque flutuamos e quais as vantagens da flutuação para indivíduos que necessitem de ausência de cargas sobre seu corpo ou sobre determinados segmentos.  Esse princípio aplica-se da seguinte maneira: os objetos imersos possuem um menor peso aparente que o mesmo objeto na terra porque uma força oposta à gravidade está atuando sobre o objeto. 
Essa força é chamada de “empuxo” e é a força gerada para cima pelo volume de água deslocado. Assim, um ser humano com gravidade específica de 0,97 alcança o equilíbrio de flutuação quando 97% do seu volume estão imerso.
Procedimento Experimental:
1 - Inicie o programa Virtual Physics e selecione Lab 20 – Densidade e Flutuabilidade. O programa vai abrir a bancada de experimentos.
2. Será medido a densidade de objetos sólidos e de vários fluidos com a intenção de tentar prever se os objetos sólidos afundam ou flutuam. Também vamos calcular o empuxo exercido sobre os sólidos em um dos fluidos. Foi colocado a bola de gelo (Ice) que esta entre as bolas penduradas na parede e arrastada para o prato da balança, o valor encontrado foi anotado na Tabela de dados 1.
3. As setas para cima e para baixo no painel de controle serve para selecionar o fluido. Selecionamos o Virtual Fluid B. Este é um fluido virtual único usado somente neste laboratório virtual. Clicamos no botão Full abaixo do painel para ativar a opção de encher completamente o cilindro. Em seguida, clicamos no botão Fill para despejar o fluido no cilindro de 250 mL selecionado. Clica-se na parte superior do cilindro para ampliar a leitura no nível do fluido (Zoom). O volume do fluido virtual foi anotado na Tabela de dados 1.
4. A bola de gelo foi arrastada e solta na “boca” do cilindro preenchido com o fluido virtual. Clicou-se no botão verde Drop para soltar a bola de gelo dentro do cilindro. O novo volume, contando fluido virtual e a bola, foi lido na janela com o cilindro ampliado. O volume foi anotado na tabela.
5. Solucionando problemas 
A partir de suas medições, como determinar o volume da bola de gelo?
Resposta O volume da bola de gelo será a diferença entre o volume inicial e o volume final. 
6. As etapas 2 a 5 foram repetidas para testar outras duas amostras: alumínio (Aluminium) e madeira de pinheiro (Pine Wood). As medições foram anotadas na Tabela de dados 1. 
7. Os pesos de cada objeto foram calculados. Lembre-se: peso = massa × força da gravidade (g). Usar as massas em quilogramas e g = 9.8 m/s2 .
Tabela 1.
	
Amostra
	
Massa da Amostra (Kg)
	Volume do Fluido Virtual (mL)
	Volume do Fluido Virtual + Amostra (mL)
	Volume da Amostra (mL)
	Peso do Solido (N)
	
Densidade (g/mL)
	
Empuxo
	Gelo
	0,014803
	226
	244
	18
	0,145
	0,8223
	-
	Aluminio
	0,039646
	228
	242
	14
	0,388
	2,8318
	-
	Madeira
	0,011536
	229
	247
	18
	0,11
	0,6408
	-
Densidade de um líquido 
8. Usando as setas para cima e para baixo no painel de controle para percorrer as opções de fluido, selecionou-se etanol (Ethanol). Clicado no botão Full abaixo do painel para ativar a opção de encher o cilindro completamente com o fluido. Clicado no botão Fill para despejar no cilindro a quantidade selecionada de fluido. Clicou-se na parte superior do cilindro para ampliar a leitura no nível do fluido (Zoom). O volume foi anotado na Tabela de dados 2.
9. O béquer vazio localizado em cima da bancada foi arrastado até a balança e anotado sua massa na Tabela de dados 2. 
10. O cilindro preenchido com etanol foi derramado dentro do béquer vazio. A massa de etanol e do béquer foi anotado na Tabela de dados 2. 
11. Solucionando problemas 
De que maneira podemos determinar a massa do etanol e do béquer?
Resposta Para saber a massa do béquer, basta coloca-lo sobre a balança, agora para medir a massa do etanol, temos que subtrair o volume total (béquer + etanol) – a tara (massa) do bequer vazio. 
 
Tara do béquer vazio = 101,311 g 
Massa do béquer + etanol = 232,401 g 
Massa do etanol vai ser 232,401 – 101,311 = 131,090 g 
12. As etapas 8 a 11 foram repetidas para obter as densidades da água (Water) e do azeite (Olive Oil). Seus resultados foram anotados na Tabela de dados 2.
Tabela 2
	
Amostra
	Volume da Amostra (mL)
	Massa do Bequer vazio (g)
	Massa do bequer + Amostra (g)
	Massa da Amostra (g)
	Densidade (g/mL)
	Etanol
	229
	101,311
	232,401
	131,093
	1,746
	Agua
	229
	101,311
	331,223
	229,912
	1,003
	Azeite
	226
	101,311
	304,025
	202,714
	0,896
Analise e Conclusão
Calculando Usando a equação da densidade para calcular a densidade de cada amostra sólida. Os seus resultados foram anotados na Tabela de dados 1. 
Calculando Usando a mesma equação para calcular a densidade dos fluidos. Os seus resultados foram anotados na Tabela de dados 2. 
Aplicando O que determina se um objeto flutua ou afunda: o peso ou a densidade do objeto? Explique. 
Resposta Para um objeto flutue, e necessário que a forca peso exercida sobre e le seja balanceada por alguma outra forca, que é a forca empuxo. O sentido da forca empuxo e contrario a forca assim, vemos que a condição para que o objeto flutue e que sua densidade seja igual ou menor a do liquido em que esta imersa. Portanto, o que vai determinar se um objeto flutua ou afunda e sua densidade, não seu peso.
Fazendo Previsões Qual sólido vai flutuar no azeite? Explique. 
Resposta O único objeto que ira flutuar no azeite será o bloco de madeira, pois sua densidade é de 0,646250 e a densidade do azeite é de 0,894373 g/ml. 
 - Teste suas previsões. Preencha três cilindros com azeite e coloque um objeto em cada cilindro e para observar se eles flutuam ou afundam (você pode soltar as três bolas ao mesmo tempo usando All). 
 
Resposta: O único objeto que flutuou foi a madeira, pois sua densidade e menor que a densidade do azeite. 
 Fazendo previsões. O que aconteceria se o cilindro fosse preenchido com água e azeite ao mesmo tempo? 
 
Resposta: O azeite, menos denso que a água, flutuaria na água, já que ambos são imiscíveis. A densidade do azeite e cerca de 0,90 g/mL. A densidade da água e de 1,00 g/mL. 
 Preencha um dos cilindros com metade de azeite e metade de água para testar sua previsão. Clique no botão ½ no controle de distribuição antes de clicar em Fill, assim você conseguira preencher o cilindro pela metade com azeite. Em seguida, selecione a água como fluido e clique em Fill novamente, para preenchera outra metade do cilindro. 
 Tirando conclusões. O que você observaria se os três sólidos e os três líquidos fossem misturados no mesmo cilindro, ao mesmo tempo? Liste os sólidos e líquido na ordem em que eles estariam dispostos no cilindro, de cima para baixo. Explique como você determinou essa ordem.
 
Resposta : A água e o etanol se misturariam pois os dois são miscíveis, mas o azeite não, então teríamos um liquido bifásico. A densidade da solução água + etanol e igual a media das densidades da água e do etanol, ou seja, algo em torno de 0,8 g/ml. Sendo assim, o alumínio e o gelo, mais densos que ambos os líquido (azeite e água + etanol), afundariam. A madeira, por sua vez, flutuaria, pois e menos densa que esses líquidos. 
 
Conclusão. 
 
Depois dos experimentos podemos observar que para um objeto flutuar sua densidade tem que ser menor ou igual que a densidade do liquido, e quando a densidade do objeto é maior que a densidade do líquido onde ele está colocado, ele ira afundar. 
Também podemos concluir que por meio da densidade podemos descobrir a massa de vários elementos, que é calculada pela diferença dos valores de massa do béquer vazio, e depois cheio.
Referências:
Raymond A. Serway / John W. Jewett, Jr. Princípios de Física 1, 
ClassicaVol°1 Editora Cengage Learnin.
O.B. Lourenço, Física, Iniciação ao Estudo da Física Experimental para a 
Terceira Série Ginasial (Companhia Editora Nacional, São Paulo, 1936), 
4ªed
H. Moysés Nussenzveig, 1 Mecânica, Curso de física básica 4º edição, Volume
1 Editora Edgard Blucher.