experimentos de fisica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
FÍSICA PARA CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
EXPERIMENTO 1 – DENSIDADE DE UM LÍQUIDO
ANA CAROLINA DOS PASSOS SACRAMENTO
ESTHER FRANCO DE CARVALHO
SÃO JOÃO DEL REI
2017
INTRODUÇÃO
O Teorema de Arquimedes, também chamado de “Princípio de Arquimedes” (Lei do Empuxo) refere-se à experiência do grande físico-matemático grego: Arquimedes de Siracusa. O teorema de Arquimedes permite calcular o valor da força vertical e para cima (força empuxo) que torna um corpo mais leve no interior de um fluido (¹).
O postulado de Arquimedes afirma que: “todo corpo mergulhado num fluido recebe um impulso de baixo para cima igual ao peso do volume do fluido deslocado, por esse motivo, os corpos mais densos que a água, afundam, enquanto os menos densos flutuam”. O princípio de Arquimedes é válido para líquidos e gases, que são ambos fluidos (PAUL, 2011). 
Quando um objeto é mergulhado em água, ao ser submerso, desloca um volume de água igual ao seu próprio volume, já que dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar. O objeto sofre uma força contrária, devido ao deslocamento da massa de água que tem o mesmo volume do objeto (²). 
No Sistema Internacional (SI) de Unidades o empuxo é medido pela unidade Newton (N). Dessa forma, para calcular a força empuxo utiliza-se a seguinte fórmula:
	E= pgV
Onde,
p: densidade do fluido
g: aceleração da gravidade
V: volume do fluido deslocado pelo objeto
Assim, é importante ressaltar que se a densidade do corpo for maior que a densidade do fluido, o corpo afundará; se a densidade do corpo for equivalente à densidade do fluido, o corpo ficará em equilíbrio com o fluido; e, por fim, se a densidade do corpo for menor que a densidade do fluido, o corpo flutuará na superfície do fluido. Em outras palavras, se a força empuxo (E) tiver menor intensidade que a força peso (P), o corpo afundará; se a força empuxo (E) tiver a mesma intensidade que a força peso (P) o corpo não subirá nem descerá, permanecendo em equilíbrio; por fim, se a força do empuxo tiver maior intensidade que a força peso (P), o corpo subirá para a superfície (¹).
A densidade é a relação entre a massa (m) e o volume (V) de determinado material (sólido, líquido ou gasoso). Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume (³). 
Considerando o objeto pendurado em um dinamômetro a leitura no dinamômetro é P. Em seguida se mergulharmos esse objeto em um líquido a leitura do dinamômetro passa a ser P’. Nessa situação
P’= P – pgV
Então, medindo-se o peso aparente (P’) e o volume (V) submerso do objeto, pode-se determinar a densidade do líquido.
O objetivo desde experimento é determinar a densidade de um líquido. 
MATERIAIS E MÉTODOS
Foi utilizado para fazer o experimento os seguintes materiais:
Haste com suporte
Dinanômetro
Bécker com água
Bécker com óleo
Cilindro sólido de parafina
Paquímetro
O dinamômetro e a régua foram utilizados para determinar o peso e o volume do cilindro de parafina.
Peso do cilindro: 0,54 N 
Diâmetro: 2,92 cm
Altura: 7,065 cm
Raio: 1,46 cm
V= πr²h
V= 3,14 x 2,1316 x 7,065
V= 47,287 cm³
 
O cilindro foi mergulhado, ainda pendurado no dinamômetro, gradualmente no líquido. Para cada graduação do cilindro, foi registrado o valor do peso aparente (P’) e o do volume mergulhado. 
RESULTADOS
	Graduação (cm)
	Peso aparente (Newton)
	Volume (cm³) dado por: 
(V =πr²h)
	1 - (1,07 altura)
	0,48
	7,16 cm³
	2 - (2,14 altura)
	0,42
	14,32 cm³
	3 - (3,21 altura)
	0,37
	21,48 cm³
	4- (4,28 altura)
	0,29
	28,64 cm³
	5- (5,35 altura)
	0,23
	35,8 cm³
	6- (6,42 altura)
	0,18
	42,97 cm³
Tabela 1: Relação da graduação do cilindro e peso aparente (N) obtidos no experimento com a água.
	Graduação (cm)
	Peso aparente (newton)
	Volume (cm³) dado por: 
(v =πr²h)
	1 - (1,07 altura)
	0,49
	7,16 cm³
	2 - (2,14 altura)
	0,44
	14,32 cm³
	3 - (3,21 altura)
	0,39
	21,48 cm³
	4- (4,28 altura)
	0,32
	28,64 cm³
	5- (5,35 altura)
	0,27
	35,8 cm³
	6- (6,42 altura)
	0,21
	42,97 cm³
Tabela 2: Relação da graduação do cilindro e peso aparente (N) obtidos no experimento com o óleo.
Gráfico 1: Gráfico com a relação linear entre peso aparente e volume no experimento feito na água.
Gráfico 2: Gráfico com a relação linear entre peso aparente e volume no experimento feito no óleo.
	DISCUSSÃO
	A densidade além de ser uma relação entre massa e volume, se relaciona com outros conceitos como compressão e empacotamento. Quanto maior o empacotamento dos átomos, maior a densidade de determinada substância, do mesmo modo, o aumento da compressão sobre um objeto aumenta também sua densidade. A densidade de um corpo sólido pode ser definida como a relação entre a massa deste corpo sólido com a massa de um volume igual de um líquido. As substâncias puras possuem densidades próprias, que as identificam e as diferenciam de outras substâncias (CESAR, 2004).
A densidade absoluta pode ser determinada matematicamente pela seguinte expressão:
d= m/V
Densidade relativa é definida pela razão entre as densidades absolutas de duas substâncias
d = ρ/ ρ0
onde ρ0 é geralmente escolhida como padrão. É comum considerar a água como tal padrão, pois além da conveniência de sua abundância, sua densidade absoluta.
A água em temperatura ambiente (20°C) apresenta uma densidade próxima de 0,99 g/cm3. Diminuindo sua temperatura, a água atinge um valor máximo de densidade próximo a temperatura de 4°C, com um valor de 1,00g/cm3. Entretanto, em temperaturas menores que 0°C, sua densidade diminui para valores próximos de 0,91g/cm3, e é isso que torna possível a água sólida flutuar sobre a água líquida (4). Já o óleo é menos denso que a água. Sua densidade fica em torno de 0,9g/cm³, dependendo do óleo. Por esse motivo, quando colocamos óleo e água no mesmo recipiente o óleo fica na superfície e a água embaixo. 
As moléculas de água são compostas por dois átomos de hidrogênio com carga positiva e um átomo de oxigênio com carga negativa, que são fortemente unidos por meio de ligações de hidrogênio. No caso do óleo, as ligações entre as moléculas dos ácidos graxos que formam a substância são mais fracas do que as que ligam as moléculas de H2O, o que faz o óleo ser menos denso do que a água (5).
O cilindro de parafina por ser mais denso que a água e que o óleo, afunda, e vai perdendo peso a cada graduação devido a força do empuxo, que é a perda de peso sofrida pelos objetos quando estão submersos em um líquido. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Física conceitual / Paul G. Hewitt; tradução: Trieste Freire Ricci; revisão técnica: Maria Helena Gravina. – 11ed. – Porto Alegre: Bookman, 2011. Xxiv, 744p.: il. color.; 28cm. 
ANDRADE, J., C.; CESAR, J. ; PAOLI, M. A. A Determinação da Densidade de Sólidos e Líquidos, 2004.
(¹) https://www.todamateria.com.br/teorema-de-arquimedes/ - Acesso em 14/02/17. 
(²) http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_densidade.pdf - Acesso em 14/02/17.
(³) https://pt.wikipedia.org/wiki/Densidade - Acesso em 16/02/17.
(4) http://www.todoestudo.com.br/quimica/densidade-da-agua - Acesso em 18/02/2017.
(5) http://www.megacurioso.com.br/fisica-e-quimica/85797-voce-sabe-por-que-a-agua-e-o-oleo-nao-se-misturam.htm