Empuxo Principio de Arquimedes RELATÓRIO

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FACULDADE ESTÁCIO DE SERGIPE
“FASE”
Campus de Aracaju
Departamento de Engenharia
LABORATÓRIO DE FÍSICA II
EMPUXO – PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
Bruna Williane Fonseca de Oliveira
Gabriel Marques Barboza
Igor Nathan Dos Santos
Lorrane Santos Aragão
Millena Alencar Alves
Ricardo Antônio De Amorim Santos
 
 Professor Doutor Marcos Antônio Passos Chagas
Aracaju - SE 
17 de Fevereiro de 2017
SUMÁRIO
1. Introdução.............................................................................. 03
2. Objetivo................................................................................... 04
3. Materiais Utilizados................................................................ 05
4. Procedimento Experimental................................................... 06
5. Resultados e Discussões...................................................... 07 
6. Conclusão.............................................................................. 08
7. Bibliografia............................................................................. 09
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INTRODUÇÃO
Ao entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves, se compararmos a quando estamos fora dela. Isso ocorre porque a coluna de água exerce uma força verticalmente para cima e oposto a força Peso, chamada Força de Empuxo (E).
A força de empuxo para cima deve, então igualar o peso para baixo. Ou seja: O valor do empuxo não depende da densidade do corpo, mas podemos usá-la para saber se o corpo flutua, afunda ou permanece em equilíbrio com o fluído:
Densidade do corpo > Densidade do fluído: Corpo afunda;
Densidade do corpo = Densidade do fluído: Corpo fica em equilíbrio;
Densidade do corpo < Densidade do fluído: Corpo flutua na superfície do fluído.
O Princípio de Arquimedes
Para deduzirmos o princípio de Arquimedes vamos precisar das leis de Newton, considerando as forças que atuam sobre uma porção do fluido e notando que em equilíbrio estático, a força resultante deve ser nula.
A força empuxo (E) é igual ao peso da água deslocado pelo corpo. Ou seja:
 
Então: e . Unidade no SI: [N]
Como a água é medida através de seu volume, então faz-se uma relação entre a densidade e o volume para encontrar a massa. Assim temos: 
Assim, empuxo será expressado por: .
O volume do corpo, que se encontra totalmente submerso, pode ser expresso em função da sua massa mS e da sua densidade ρS como: 
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Substituindo as equações tem-se .
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OBJETIVO
O objetivo deste é determinar a densidade do corpo e dos fluidos utilizados no experimentos e explicar através do Empuxo, como a densidade do corpo e do fluido estão interligadas no aumento do nível do fluido. 
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MATERIAIS UTILIZADOS 
Corpo de Massa (M) (figura 1)
Nylon (Figura 2)
Balança semi – analítica (Figura 3)
Tripé com haste (Figura 4)
Béquer (Figura 5)
Água
Glicerina (Figura 6)
 
Figura 1 – Corpo de Massa (M) Figura 2 – Nylon
 
Figura 3 – Balança Semi - Analítica Figura 4 – Tripé com haste
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Figura 5 – Béquer Figura 6 – Glicerina
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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
1º Passo - Utilizando água
Antes de começar o experimento, devemos ligar e calibrar a balança para que não venha ter erros de medição. 
O próximo passo é preparar o materiais para o experimento, pegar o béquer, o tripé com haste e o corpo que vamos utilizar, após preparar os materiais o próximo passo devemos pegar o corpo e colocar em cima da balança e anotar as medidas. 
Em seguida adicionar 300ml de água dentro do béquer e depois pesar o béquer com água e seguir anotando suas medidas.(béquer permanece em cima da balança) 
Após isso montar o tripé com haste e amarrar o corpo com um fio de nylon no tripé com haste, o passo seguinte é posicionar o tripé com haste próximo ao béquer fazendo com que o corpo amarrado fique dentro do béquer, porém não encostando no fundo e nem nas laterais do béquer.
Em seguida, pesar o corpo dentro do béquer com água e anotar suas medidas, logo depois é desfazer-se da água dentro da pia e enxugar o béquer.
2º Passo - Utilizando glicerina
Continuando o experimento, com os materiais em cima da bancada e devidamente limpos e com o corpo ainda amarrado no tripé com haste, devemos adicionar 300ml de glicerina dentro do béquer e pesar o béquer com glicerina e anotar suas medidas.
Em seguida repetir o mesmo passo da 1ª parte do experimento, que é posicionar o tripé com haste próximo ao béquer fazendo com que o corpo amarrado fique dentro do béquer, porém não encostando no fundo e nem nas laterais do béquer.
Em seguida, pesar o corpo dentro do béquer com glicerina e anotar suas medidas, logo depois é colocar a glicerina dentro do recipiente de origem , lavar e enxugar o béquer.
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RESULTADOS E DISCUSSÕES
1ª Parte do experimento
Para chegarmos a estes resultados tivemos que primeiro fazer a conversão de grama para quilogramas.
Conversão de g para kg.
m1= 48,62 g 1000= 0,04862 kg/cm³
m2= 465,62 g 1000= 0,46562 kg/cm³
m3= 471,59 g 1000= 0,47169 kg/cm³
Após essa conversão de medidas, precisamos saber a força peso, que é P= m.g .(considerando a gravidade 9.8 m/s²)
Força peso (P)
P1= m.g = 0,04862 x 9.8= 0,476476 N
P2= m.g = 0,46562 x 9.8= 4,563076 N
P3= m.g = 0,47159 x 9.8= 4,621582 N
Para descobrimos a densidade relativa do corpo e facilitar nos resultados, arredondamos o número das massas para usar na fórmula a seguir: . (considerando a gravidade 9.8 m/s²)
Número das massas e modo de arredondamento 
m1= 0,04862 kg/cm³ arredondamos para 0,049 kg/cm³
m2= 0,46562 kg/cm³ arredondamos para 0,466 kg/cm³
m3= 0,47159 kg/cm³ arredondamos para 0,472 kg/cm³
Para arredonda os números usamos a seguintes regras:
Se o número for muito extenso (como foi o nosso caso), use a quantidade de casas decimais que for desejada.
1º Regra: Se o algarismo a ser eliminado for maior ou igual a cinco, acrescentamos uma unidade ao primeiro algarismo que está situado à sua esquerda. 
2ª Regra: Se o algarismo a ser eliminado for menor que cinco, devemos manter inalterado o algarismo da esquerda.
Densidade relativa do corpo ( 
Logo após descobrimos a densidade relativa do corpo, podemos encontrar a densidade do corpo dentro do fluido. Para encontrar a
 
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densidade do corpo usamos c = , sabendo-se que a água =fluido que é igual a 1,0x kg/cm³.
Densidade do corpo
c = = 1,0x x = kg/cm³
Após calcular a densidade do corpo, podemos deduzir que o corpo é constituído de Latão laminado e com a densidade do liquido podemos informa que foi H2O utilizado.
Tabela 1: Dados coletados para determinar a densidade do corpo
	
	Massa
(kg)
	Peso
(N)
	
	c
(kg/m³)
	M1
(corpo)
	0,04862
	0,4764
	
8,1667 
	
8,1667 x
	M2
(béquer+água)
	0,46562
	4,5630
	
	
	M3
(M2+M1)
	0,47159
	4,6215
	
	
OBS: OS DADOS DA DENSIDADE RELATIVA E DA DENSIDADE DO CORPO PARA SER INCLUIDOS NA TABELA 1, FORAM DEVIDAMENTE ARREDONDADOS ATRAVÉS DA REGRA CITADA LOGO A CIMA NA DENSIDADE RELATIVA.
 Arredondamento da densidade relativa 
 = arredondamos para 8,1667
Arredondamento da densidade do corpo
c = kg/cm³ arredondamos para 8,1667 x
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2ª Parte do experimento 
Nessa segunda parte, usamos a mesma forma de conversão de g para kg, também usamos a mesma formula para encontra a força peso(N) e a densidade relativa do corpo , sempre considerando a gravidade 9,8 m/s², porém usamos uma fórmula diferente para calcular a densidade do fluido usada no experimento.
Conversão de g para kg.
m1= 48,62 g 1000=0,04862 kg/cm³
m2= 538,84 g 1000= 0.53884 kg/cm³
m3= 546,68 g 1000= 0,54658 kg/cm³
Após a conversão de medidas, precisamos saber a força peso, que é P= m.g .(considerando a gravidade 9.8 m/s²)
Força peso (P)
P1= m.g = 0,04862 x 9.8= 0,476476 N
P2= m.g = 0,53884 x 9.8= 5,280632 N
P3= m.g = 0,54658 x 9.8= 5,356484 N
Para encontrarmos a densidade relativa do corpo usaremos a mesma fórmula e o mesmo modo de arredondamento do número das massas, que foi utilizada nos cálculos de densidade relativa da 1ª parte do experimento.
Número das massas 
m1= 0,04862 kg/cm³ arredondamos para 0,049 kg/cm³
m2= 0,53884 kg/cm³ arredondamos para 0,539 kg/cm³
m3= 0,54658 kg/cm³ arredondamos para 0,547 kg/cm³
Densidade relativa do corpo ( 
Depois de descobrimos a densidade relativa do corpo, o próximo passo é encontrar a densidade do fluido utilizado no experimento e para isso usamos essa fórmula: f = c 
f = c = 8,1667 6,125 = 1,333338776 g/cm³
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Depois de calcular a densidade do fluido, podemos determinar de que substancia ele é feito, com o resultado obtido, definimos que o fluido utilizado no segundo experimento é composto de glicerina. 
Tabela 2: Dados coletados para determinar a densidade do fluido
	
	Massa
(kg)
	Peso
(N)
	
	f
(g/cm³)
	M1
(Corpo)
	0,04862
	0,476476
	
6,125
	
1,3333
	M2
(béquer+glicerina)
	0,53884
	5,280632
	
	
	M3
(M2+M1)
	0,54658
	5,356484
	
	
OBS: OS DADOS DA DENSIDADE RELATIVA E DA DENSIDADE DO FLUIDO PARA SER INCLUIDOS NA TABELA 2, FORAM DEVIDAMENTE ARREDONDADOS ATRAVÉS DA REGRA CITADA NA 1ª PARTE DO EXPERIMENTO.
O picnômetro nesse experimento seria de grande ajuda, já que é um material de grande precisão para determinar a densidade de fluidos, nesse experimento ele facilitaria cerca de 50% do trabalho do grupo, já que ele é usado para determinar densidade de fluidos e não a densidade dos sólidos. 
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CONCLUSÃO
Observa-se que para obter a densidade do corpo nas diferentes substâncias, houve a necessidade de encontrar, primeiramente a densidade relativa, e após isso, calculamos a densidade do corpo dentro do fluido, constatando a sua composição.
Na obtenção do segundo processo, foi usado a mesma forma na maior parte das etapas, menos na ultima etapa de encontrar a densidade do fluido, o que não alterou na precisão desse experimento.
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BIBLIOGRAFIA 
1.TIPLER,Paul;MOSCA,Gene. Física para cientistas e engenheiros Volume 1 - Mecânica – 6ª edição.Editora.LTC.2012.
2.Internet: SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Empuxo"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/empuxo.htm>. Acesso em 17 de fevereiro de 2017. 
3.Internet:MONTANHEIRO,Maria Nazareth Stolf .Disponível em < http://www.fisica.seed.pr.gov.br/arquivos/File/atividades_experimentais/sugestoes_atividades/determ_densidade_solidos.pdf>, acessado em 21 de fevereiro de 2017.
4.Internet:http://www.euroaktion.com.br/Tabela%20de%20Densidade%20dos%20Materiais.pdf, acessado em 23 de fevereiro de 2017.
5.PIACENTINI,João J;GRANDI, Bartira C.S;HOFMANN, Márcia P.;LIMA, Flavio R.R; ZIMMERMANN, Erika. Introdução ao Laboratório de física – 5ª edição. Editora da UFSC, 2013.