Roteiro Experimento 5 DENSIDADE E PRÍNCIPIO DE ARQUIMEDES

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Universidade Federal do Pará 
Campus Universitário de Tucuruí 
Faculdade de Engenharia Mecânica 
Laboratório Básico I 
 
EXPERIÊNCIA 05 – DENSIDADE E PRÍNCIPIO DE ARQUIMEDES. 
 
1. OBJETIVOS 
a) Determinar a densidade de líquidos e sólidos; 
b) Verificar a presença do empuxo em função da aparente diminuição do peso de um corpo 
submerso num líquido; 
c) Verificar, experimentalmente a dependência do empuxo em função do volume do líquido 
deslocado e da densidade do líquido. 
 
2. INTRODUÇÃO 
Arquimedes descobriu, enquanto tomava banho, que um corpo imerso na água se torna mais leve 
devido a uma força, vertical e para cima, exercida pelo líquido sobre o corpo que alivia o peso do 
corpo. Essa força, do líquido sobre o corpo, é denominada empuxo �⃗� . Pode-se afirmar que: Todo 
corpo mergulhado num fluido (líquido ou gás) sofre, por parte do fluido, uma força vertical para 
cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Portanto, num corpo que se 
encontra imerso em um líquido, agem duas forças: a força peso �⃗� (cujo modulo pode ser escrito 
como 𝜌𝑔𝑉), devida à interação com o campo gravitacional terrestre e a força de empuxo �⃗� , devida 
à sua interação com o líquido. O modulo de E é dado por: 
𝐸 = 𝜌𝐿𝑔𝑉𝑑 
Em que 𝜌𝐿 é a densidade do liquido e 𝑉𝑑 é o volume de liquido deslocado. O peso aparente P´ de 
um objeto pode ser escrito como: 
𝑃´ = 𝑃 − 𝐸 = 𝑃 − 𝜌𝐿𝑔𝑉𝑑 
 
4. MATERIAL NECESSÁRIO 
 Paquímetro; 
 Régua milimetrada; 
 Dinamômetro; 
 Balança; 
 Tripé e conjunto de Arquimedes; 
 Cilindro maciço; 
 Becker; 
 Proveta; 
 Seringa; 
 
5. ATIVIDADES EXPERIMENTAIS 
Parte I 
a) Meça o diâmetro interno e a profundidade do recipiente cilíndrico A, e o diâmetro externo e 
a altura do corpo de prova (cilindro). Calcule o volume do corpo de prova e o volume 
interno da cavidade cilíndrica, com suas respectivas incertezas. Meça a massa do cilindro; 
b) Mergulhe o cilindro, pendurado no dinamômetro, gradualmente no liquido. Para cada 
graduação do cilindro, registre o peso aparente P´ e do volume imerso V (repita a medida um 
numero razoável de vezes); 
c) Faça um gráfico de P´ versus V . Espera-se uma relação linear entre essas grandezas, tal 
como 𝑃´ = 𝑎𝑉 + 𝑏. Especifique as constantes a e b; 
d) Encontre as constantes a e b pelo método dos mínimos quadrados; 
e) Repita o procedimento para outros líquidos fornecidos pelo instrutor; 
f) Determine a densidade dos líquidos usados no experimento e compare com valores 
tabelados; 
Parte II 
g) Determine o peso do cilindro fora do líquido usando o dinamômetro; 
h) Determine o peso do recipiente cilíndrico usando o dinamômetro; 
i) Execute a montagem dependurando o cilindro na parte inferior do recipiente cilíndrico e 
ambos ao dinamômetro; 
j) Mergulhe o cilindro no Becker com água (líquido A) e anote o valor lido como peso 
aparente do conjunto cilindro + recipiente dentro do líquido A; 
k) Justifique a aparente diminuição ocorrida no peso do conjunto (cilindro + recipiente) ao 
submergir o cilindro na água (conhecido como peso aparente); 
l) Determine o peso aparente do cilindro dentro do líquido A; 
m) Determine o módulo da força que provocou a aparente diminuição sofrida pelo peso do 
corpo: Empuxo; 
n) Quais são a direção e o sentido do empuxo? 
o) Justifique o motivo pelo qual usamos a expressão “aparente diminuição sofrida pelo peso do 
corpo” e não “diminuição do peso do corpo”. 
p) Com o cilindro fora da água, marcar o nível do líquido no Becker; 
q) Recoloque o cilindro no líquido, similar a montagem anterior, mantendo-o completamente 
submerso (sem tocar no fundo do Becker), e marque o novo nível do líquido no Becker; 
r) Mantendo, ainda, o cilindro completamente submerso recolha, com a seringa, água do 
Becker e encha o recipiente cilíndrico. Cuide para que o êmbolo não toque no fundo do 
Becker. Ao fazê-lo observe a leitura do dinamômetro, anote o valor peso aparente da 
recipiente + água + cilindro submerso e descreva o ocorrido; 
s) Use a proveta para determinar o volume e a massa do líquido contido no recipiente 
cilíndrico. (CUIDADO PARA NÃO DEIXAR CAIR ÁGUA NA BALANÇA); 
t) É correto afirmar que o volume deslocado pelo cilindro, quando completamente submerso, é 
igual ao volume interno do recipiente cilíndrico? Justifique sua resposta; 
u) Com base em suas respostas, determine o peso do volume de líquido deslocado pelo 
cilindro, quando completamente submerso; 
v) Compare o peso do volume do líquido deslocado (pelo cilindro submerso) com o valor do 
empuxo. O seu resultado satisfaz a afirmação: “todo corpo mergulhado em um fluido fica 
submetido à ação de uma força vertical, orientada de baixo para cima, denominada empuxo, 
cujo valor modular é igual ao peso do volume do fluido deslocado”; 
w) Determine o peso aparente do êmbolo dentro do líquido B, e em seguida o empuxo; 
x) Repita os procedimentos descritos nos itens (r) e (s) acima usando o líquido B, de densidade 
conhecida; 
y) Determine a densidade do cilindro usado no experimento e sua incerteza, usando a equação 
para o Empuxo. Compare com o valor obtido usando 𝜌 =
𝑀
𝑉
. Não esqueça o volume V e a 
massa M do cilindro foram medidos no inicio do experimento; 
z) Baseado nos resultados e em valores tabelados de que material é feito o cilindro? É possível 
medir a densidade de outros materiais sólidos através dessa técnica? Explique. 
 
 
 
 
 
6. BIBLIOGRAFIA 
1. RESNICK, R., HALIDAY, D., Fundamentos da Física, Volumes I e II, 6ª Edição, Livros 
Técnicos Científicos, 1996 
2. SERWAY, R. A., Física, Volumes I e II, 3ª Edição, Livros Técnicos e Científicos, 1992. 
3. RAMOS, Luis Antônio Macedo, Física Experimental, Porto Alegre, Mercado Aberto, 1984. 
4. DANO, Higino S., Física Experimental I e II, Caxias do Sul, Editora da Universidade de Caxias 
do Sul, 1985. 
5. SILVA, Wilton Pereira, CLEIDE, M. D., Tratamento de Dados Experimentais, 2ª Edição, João 
Pessoa, Editora Universitária, 1998. 
6. VUOLO, Jose Henrique, Fundamentos da Teoria de Erros, 2ª Edição, Editora Edgar Blucher. 
7. CRUZ, Carlos H. B., FRAGNATO, H. L., Guia para Física Experimental, Instituto de Física 
Universidade Estadual de Campinas - Unicamp, 1997. 
8. GOLDEMBERG, JOSÉ, Física Geral e Experimental, Volume I.