6 Relatório de Física Experimental II

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SERGIPE
Matheus Moreira da Cruz 
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE SÓLIDOS ATRAVÉS DO EMPUXO 
ESTÂNCIA/SE
2017
Matheus Moreira da Cruz 
DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DE SÓLIDOS ATRAVÉS DO EMPUXO 
Relatório de laboratório apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Sergipe – Campus Estância, no curso bacharelado em Engenharia Civil, sobre o experimento de momento angular – física do pião, da disciplina de Física Experimental II.
Orientador: Professor Murilo da Silva Navarro.
ESTÂNCIA/SE
2017
RESUMO
Experimento realizado e demonstrado em laboratório de física na data de 06/10/2017 a turma de física experimental 2 (dois), neste experimento em questão iremos determinar a densidade de um solido a densidade absoluta ou massa volumétrica define-se como a propriedade da matéria correspondente à massa por volume, ou seja, a proporção existente entre a massa de um corpo e seu volume, através do empuxo, princípio de Arquimedes. 
Palavras-chave: Empuxo, densidade , Principio de Arquimedes. 
 
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 INTRODUÇÃO
A densidade é uma grandeza que relaciona a massa e o volume de determinado material, ou seja sendo determinada por :
M: massa 
V: volume 
No caso de líquidos e materiais sólidos regulares e de formas conhecidas se torna fácil o cálculo da densidade, como um cubo, medir a massa também é fácil, pois basta colocá-lo em uma balança. Já o volume obedece a fórmulas matemáticas específicas que só precisam ser calculadas. Por exemplo, no caso de um cubo, basta multiplicar sua altura pelo seu comprimento e largura para descobrir seu volume. Depois, substituímos na fórmula da densidade.
Quando nos deparamos com objetos de formas desconhecidas e não possuem modelos matemáticos para serem realizados cálculo de seu volume, como fazer esse cálculo de densidade?
Esse questionamento perturbou o matemático grego Arquimedes, quando segundo a história que seu rei o mandou descobri se sua cora era realmente feita de ouro maciço, para isso Arquimedes já saia que seria fácil, bastava comparar a densidade de outra peça em ouro com a da coroa, mas se viu intrigado por não saber como descobrir o volume da coroa. Certo dia ao entrar numa banheira e notar que a água deslocava, aumentando seu volume saiu em entusiasmo gritando pelado pelas ruas: EUREKA.
Surgindo assim o princípio de Arquimedes que diz que : “ Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de um empuxo vertical, para cima, igual ao peso do liquido 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 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. 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Um fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não importando o quão pequena possa ser essa tensão. Um subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos e os gases aqui analisados. Os fluidos compartilham a propriedade de não resistir a deformação e apresentam a capacidade de fluir (também descrita como a habilidade de tomar a forma de seus recipientes). Estas propriedade são tipicamente em decorrência da sua incapacidade de suportar uma tensão de cisalhamento em equilíbrio estático. Enquanto em um sólido, a resistência é função da deformação, em um fluido a resistência é uma função da razão de deformação.
A densidade, conhecida como massa específica, é uma importante grandeza que mede a distribuição da m assa de um corpo num determinado volume. Essa medida é feita da razão entre a massa e o volume do corpo sendo sua unidade no SI é o Kg/m3: 
 D = M/V 
O Princípio de Arquimedes diz que todo corpo quando totalmente ou parcialmente submerso num fluido sofre uma ação de uma força vertical para cima, a essa força é dado o nome de empuxo. 
A força de empuxo é calculada através do produto entre a massa do fluido deslocado pelo objeto e a força da gravidade carregando a unidade em Newton (N):
E: Md*G
Onde : Md: Massa da água deslocadas (P1-P2). 
Empuxo descreve-se como :
E=água.V.g 
Como podemos escrever volume do objeto como:
V=(P1-P2 )/( água. g)	 
Sendo assim chegamos que a densidade do objeto pode ser calculada através de :
D= P1. água / (P1-P2 )
OBJETIVOS 
Esta atividade tem por objetivo identificar o empuxo como aparente diminuição da força peso de um corpo submerso num líquido e reconhecer sua dependência do empuxo em relação à densidade do líquido deslocado. Como também determinar experimentalmente a densidade de um sólido através do empuxo sofrido por ele ao se r submerso em água, sendo esta força vertical, dirigida de baixo para cima.
MATERIAL UTILIZADO
1 Becker grande de plástico (250 ml) (n 7 na Figura)
2 abraçadeiras (n 3 na Figura)
1 dinamômetro verde ou o 1 dinamômetro vermelho
1 barra de alumínio (n 6 na Figura)
1 barra de ferro (n 6 na Figura)
1 haste grande (n2 na Figura)
1 base para o a haste (n 1 na Figura)
1 haste pequena com orifício + peça de encaixe com garra (n2 e 5 na Figura)
PROCEDIMENTOS
Parte 1 
 
O ajuste do dinamômetro em zero; 
Penduramos o peso em ferro na parte inferior dinamômetro;
Tiramos a primeira leitura;
Enchemos o Becker com a água;
Utilizando a mesma montagem, mergulhamos apenas o êmbolo no interior do 
becker com água, até que ele ficasse totalmente submerso; 
Anotamos então o novo valor indicado no dinamômetro, que era o peso aparente 
do “ objeto ”. 
 
Parte 2 
Repetimos todo o processo agora com o objeto em alumínio 
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Tendo em mãos os dados obtidos em laboratório, e com auxílio da formulação podemos então determinar a densidade dos objetos usados em experimento, (barrinhas em ferro e alumínio).
Dados coletados:
P1= antes de ser submersos em água
P2=após ser submerso em água;
Barrinha de Ferro: Barrinha de Alumínio :
P1=0,46 n P1=0,17 n
P2=0,40 n P2=11 n
Com a formula geral:
D= P1. água / (P1-P2 )
Barrinha de Ferro: 
D=
(0,46*1)/(0,46-0,40) =7,67 g/cm3 
Barrinha de Alumínio:
D= 
(0,17*1)/(0,17-0,11) =2,83 g/cm3 
 CONCLUSÃO
Sendo realizados os cálculos para cálculo da densidade tomamos com comparativo os valores tabelados para densidade dos materiais do nosso estudo, o ferro com densidade de 
7,87 g/cm3 o alumínio tabelado em 2,70 g/cm3 , quando copáramos esses valores com os encontrados, observamos uma pequena diferença das densidades, o que pode ser explicado por duas hipóteses, ou a que o material não ser tão puro ou que ocorreram erros de medidas como o erro de paralaxe.
8 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
Halliday, D., Resnick, R. e Walker, J. Fundamentos de Física, tradução de José Paulo de Azevedo, 9 ª ed.V.1.Rio de Janeiro: LTC EDITORA, 2013.