Relatório 6, Princípio de Arquimedes (veterano)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE TECNOLOGIA
 
CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA
 DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL
 PROFESSOR: IZAEL
 TURMA:08A
 RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL 
AULA PRÁTICA 06: PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES E DENSIMETRIA 
Aluno: Daniel Akio Morita
 Fortaleza, 15/06/2015.
SUMÁRIO: 
	OBJETIVOS
	3
	MATERIAL
	4
	PROCEDIMENTO
	5
	QUESTIONÁRIO
	8
	CONCLUSÃO
	11
	BIBLIOGRAFIA
	12
1.OBJETIVOS:
- Determinar a densidade de sólidos e líquidos.
- Verificar experimentalmente o princípio de Arquimedes.
- Determinar o empuxo.
- Verificar a condição para que um sólido flutue em um líquido.
.
2.MATERIAL:
- Dinamômetro graduado em N;
- Corpos sólidos (plástico, alumínio, chumbo, parafina, madeira);
- Líquidos (água, álcool);
- Garrafa plástica com tampa;
- Béquer de 140mL;
- Proveta de 100mL.
3.PROCEDIMENTO:
Após a divisão dos alunos em grupos, os seguintes procedimentos foram realizados:
Determinação da massa específica (densidade) de líquidos:
Utilizando o dinamômetro, o peso da garrafa plástica foi aferido e sua massa calculada em gramas. Usando gravidade igual à 9,81 m/s^2 :
Peso da garrafa plástica em N: 0.10N.
Massa da garrafa: 0,010kg.
Após medir em uma proveta graduada 100mL de água e aferir seu peso, a massa específica da água foi determinada : 0.97 g/cm^3.
O procedimento citado acima fora repetido com álcool, e sua massa específica também determinada : 0.84 g/cm^3.
Determinação da massa especifica (densidade) de sólidos: 
Amostras de alumínio, plástico, chumbo, madeira e parafina foram mergulhados em uma proveta contendo água, e também pesadas para a partir disso realizar a determinação da massa, do volume e de suas respectivas massas específicas. Os resultados obtidos experimentalmente estão registrados na tabela abaixo:
Tabela 01:
	
AMOSTRA
	
PESO (N)
	
MASSA (g)
	
VOLUME()
	MASSA ESPECÍFICA (g/)
	Água
	0.95
	97
	100
	0.97
	Álcool
	0.82
	84
	100
	0.84
	Alumínio
	0.50
	51
	20
	2.6
	Plástico
	0.24
	24
	22
	1.1
	Chumbo
	1.60
	163
	15
	11
	Madeira
	0.20
	20
	27
	0.74
	Parafina
	0.20
	20
	21
	0.95
Verificação da densidade relativa:
Após colocar as mesmas amostras citadas anteriormente em água e depois em álcool, foi verificado quais delas flutuam ou não.
Tabela 02:
	AMOSTRA
	FLUTUA NA ÁGUA?
	FLUTUA NO ÁLCOOL?
	Ρamostra é menor do que Ρágua?
	Ρamostra é menor do que Ρálcool?
	Alumínio
	NÃO
	NÃO
	NÃO
	NÃO
	Plástico
	NÃO
	NÃO
	NÃO
	NÃO
	Chumbo
	NÃO
	NÃO
	NÃO
	NÃO
	Madeira
	SIM
	SIM
	SIM
	SIM
	Parafina
	SIM
	NÃO
	SIM
	NÃO
Determinação do empuxo:
Depois de colocar 60ml de água em uma proveta e 60 ml de álcool em outra, foi determinado o peso aparente das seguintes amostras, considerando o princípio de Arquimedes:
Tabela 03:
	AMOSTRA
	PESO APARENTE EM AGUA (N)
	PESO APARENTE NO ÁLCOOL (N)
	Alumínio
	0.3
	0.4
	Plástico
	0.03
	0.06
	Chumbo
	1.44
	1.46
Após determinado o peso aparente, o empuxo foi calculado e registrado nas tabelas a seguir:
Empuxo na água:
Tabela 04:
	AMOSTRA
	Aluminio
	Plastico
	Chumbo
	VOLUME(m^3)
	20*
	22*
	15*
	EMPUXO (N)
P líquido * volume * g
	1.9*
	2.1*
	1.4*
	EMPUXO(N)
Peso real – peso aparente
	2*
	2.1*
	1.6*
Empuxo no álcool:
Tabela 05
	AMOSTRA
	Aluminio
	Plastico
	Chumbo
	VOLUME(m^3)
	20*
	22*
	15*
	EMPUXO (N)
P líquido * volume * g
	1.6*
	1.8*
	1.2*
	EMPUXO(N)
Peso real – peso aparente
	1*
	1.8*
	1.4 *
4. QUESTIONÁRIO:
4.1 Baseado nos dados obtidos, qual a massa em gramas de 1 litro de água e 1 litro de álcool ?
	A massa de 1 litro de agua de acordo com os dados obtidos experimentalmente equivale a 970 gramas.
	A massa de 1 litro de álcool de acordo com os dados obtidos experimentalmente equivale a 840 gramas.
4.2 Que conclusão podemos tirar dos resultados da tabela 02?
	Comparando os resultados registrados na tabela 02 com os dados da tabela 01 (em particular os dados referentes a massa específica dos objetos), infere-se que um determinado corpo somente irá flutuar se sua massa especifica for menor que a do meio, e somente irá afundar se sua massa especifica for maior que a do meio.
4.3 Sabemos que o gelo flutua na água e que as garrafas com água colocadas no congelador explodem. Que relação há entre estes dois fatos?
	Esses fatos ocorrem devido a dilatação anômala da água. A maioria das substancias durante a fusão aumenta de volume e na solidificação diminui de volume. Entretanto a água não se comporta desse jeito. Durante a fusão ela tem seu volume diminuído, porem durante a solidificação aumenta de volume. Isso explica o porquê de ao congelar uma garra cheia de água ela tende a explodir, pois a agua em seu interior quando atingir o ponto de solidificação vai ter um aumento em seu volume. Pela fórmula da massa específica p = m/ V, é facilmente perceptível o porquê dos cubos de gelo flutuarem em um copo de agua a temperatura ambiente: devido a dilatação anômala da água, seu volume (quando alcança a temperatura de solidificação) aumenta, fazendo com que a densidade do cubo de gelo diminua, como a densidade do gelo se torna menor que a da água em temperatura ambiente, o mesmo vai flutuar nela.
4.4 Que propriedade um líquido deve ter para que uma esfera de aço de 1kg de massa possa flutuar? A massa específica do aço é de 7850kg/m^3.
	É preciso que o líquido no qual a esfera de aço será colocada tenha uma massa específica maior que a da esfera, ou seja, que possua uma massa específica maior do que 7850 kg/m^3.
4.5 Baseado nos dados obtidos, tabelas 4 e 5, onde o empuxo é maior, na água ou no álcool?
	O empuxo é maior no meio que possuí maior densidade, assim como se pode ver no calculo do mesmo :
Como o empuxo é diretamente proporcional á densidade do meio, quanto maior a mesma maior o empuxo, logo como a densidade da água e maior que a do álcool, o empuxo e maior na agua.
4.6 Como a massa especifica do liquido influi no empuxo?
	A força que o liquido exerce sobre o sólido ( empuxo ) tem como uma de suas características o peso do fluido deslocado pela presença do sólido. Se em recipientes de mesmo volume estiverem dois líquidos de densidades diferentes, a massa dos líquidos vai ser diferente segundo a fórmula para o cálculo da densidade. Caso objetos idênticos estejam submersos nesses dois recipientes, como o peso do fluido deslocado pela presença do sólido influi no calculo do empuxo, quanto maior a massa do fluido, maior o empuxo (como demonstrado na questão anterior).
4.7 Um cubo de gelo está flutuando em um copo de água. Quando o gelo fundir o nível da agua no copo subira?
	Não, se o nível da agua for analisado antes do gelo fundir, e logo depois que o gelo fundiu, o nível de água não subirá, podendo inclusive estar mais baixo, pois a agua em estado sólido, devido a sua dilatação anômala, ocupa um maior volume do que a mesma quantidade entre a temperatura de 0 á 4 graus Celsius.
b) Se o cubo de gelo contém um pedaço de chumbo no seu interior, o nível da água baixará quando o gelo fundir? 
	Sim, caso o cubo de gelo e o chumbo estejam submersos, assim que o gelo derreter, o volume que a quantidade de água que compunha o cubo de gelo será menor devido a dilatação anômala da água (graças a polarização elétrica das moléculas assim que o gelo se funde as moléculas passam a ocupar os espaços antes vazios na estrutura do gelo, ocasionando uma contração no volume de água). 
4.8 Um estudante de 65 kg
a) Supondo que seu volume é 0.068 m^3, qual o empuxo sobre o estudante devido ao ar?
	Sendo a massa especifica do ar = 1.3 kg/m^3
Gravidade = 9.81 m/s^2
Substituindo os valores :
 Empuxo = 8.7 * Nb) Qual o peso aparente em kgf que o mesmo obtém ao se pesar?
	 Sendo:
 Peso aparente = Peso real – Empuxo
Peso real = 65(kg) * 9.81(m/s^2)
Empuxo = 8.7 * N
Peso aparente = 640 kgf
c) Este estudante flutuaria na água?
	Tomando a massa especifica da água igual a N kg/m^3
A massa especifica do estudante é igual à razão entre a massa (65kg) pelo volume (0.068m^3) = 9.5 * kg / m^3
Como a massa especifica do estudante é menor que a massa especifica da água, ele flutuaria na agua.
 
5. CONCLUSÃO
Após a realização da pratica e dos procedimentos propostos, foi constatado que o empuxo é uma força que um liquido exerce sobre um objeto, e a partir do conhecimento da densidade do liquido, do volume do objeto submerso e da gravidade é possível calcular o mesmo. A determinação do empuxo também pode ser dada a partir da subtração do Peso real de um objeto e de seu Peso aparente (que é o peso de um corpo quando imerso em um líquido). Determinado a massa específica do álcool e da agua, pode-se informar a partir dos dados experimentais, a massa aproximada de um litro de álcool e a massa de um litro de água que foram respectivamente 840g e 970g. Com os dados obtidos nas tabelas, inferiu-se que um objeto somente irá flutuar em um meio caso a densidade do mesmo seja menor que a do meio, e irá afundar caso sua densidade seja maior que a do meio. Inferiu-se também com este experimento que quanto maior a densidade do meio em que um objeto se encontra submerso, maior o empuxo que é exercido, e que o empuxo é uma força que não depende da profundidade nem do corpo submerso (somente o volume que foi submerso).
6.Bibliografia: 
 6.1 Dias NL. Roteiros de aulas práticas de Física. 2015.
6.2 HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Fisica. 9 ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda. , 2012 .
6.3. FILHO, Olímpio Silveira Guimarães. Apostila : Coletânea de anotações de Física, 2014.