Relatório - Empuxo

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Data : 12/03/2014
Experiência : Empuxo
Campus : Santa Cruz
Disciplina : Física experimental II
Turma : 3071
Introdução 
A pratica realizada no laboratório mostrou conceitos do Teorema de Arquimedes, relacionado ao empuxo. Quando um corpo está total ou parcialmente submerso em um fluido uma força de empuxo exercida pelo fluido age sobre o corpo. A força é dirigida para cima e tem um módulo igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.
De acordo com o principio de Arquimedes o módulo da força de empuxo é dado por 
 = 
Onde é a massa do fluido deslocado pelo corpo.
Peso aparente em um fluido: o peso aparente de um corpo está relacionado ao peso real e à força de empuxo através da equação 
( peso aparente ) = ( peso real ) – ( módulo da força empuxo ),
Que pode ser escrita na forma 
 = peso - 
O módulo da força empuxo a que está sujeito a um corpo que flutua é igual ao peso do corpo. A equação nos diz, portanto, que um corpo que flutua tem um peso aparente igual a zero; o corpo produziria um leitura zero ao ser pesado em uma balança. 
Procedimentos experimentais
Instrumentos : dinamômetro e conjunto Arete.
Materiais : um cilindro de acrílico, um suporte cilíndrico, um Becker e água mineral.
Primeiramente colocou-se aproximadamente 275 ml de água dentro do Becker. Posteriormente encaixou-se o dinamômetro no conjunto Arete, em seguida pendurou-se o suporte cilíndrico no dinamômetro para medir seu peso. Depois mediu-se o peso do cilindro de acrílico da mesma forma. Feito isso, montou-se o sistema dinamômetro, suporte cilíndrico, cilindro de acrílico e Becker com água; nesta ordem. Nesse sentido, emergiu-se o cilindro de acrílico dentro do Becker com água, de modo que o mesmo não tocasse o fundo, e nem as extremidades do Becker. Verificou-se uma nova medida no peso total do sistema. Finalizamos o experimento colocando água dentro do suporte cilíndrico, equivalente ao mesmo volume do cilindro de acrílico, com o intuito de “devolver” o peso real do cilindro de acrílico.
r = raio da base do cilindro
h = altura do cilindro
 = .r².h
 = .(1,4.m)².7,23.m
 = 14,1708. m³
	Materiais
	Medições/Unidades
	Peso do suporte cilíndrico 
	0,20 N
	Peso do cilindro de acrílico 
	0,58 N
	Base do cilindro de acrílico
	2,80 cm
	Altura do cilindro de acrílico
	7,23 cm
	Peso do cilindro de acrílico na água
	0,18 N
	Volume cilindro de acrílico
	14,1708. m³
 Dinamômetro 
 Suporte cilíndrico
 Cilindro de acrílico 
 Becker 
Sistema montado sem água no suporte cilíndrico
= empuxo
 = Peso
= tração
 = 9,81 m/s² = aceleração da gravidade 
d = densidade
v = volume
 = força resultante 
1 – Calcule o empuxo que o cilindro de acrílico sofreu.
Solução
Quando o cilindro de acrílico está submergido dentro do Becker com água, fica sustentado pelo suporte cilíndrico, que faz uma tração sustentando o cilindro de acrílico em equilíbrio. 
 
 
 
 + = 
 = - 
 = 0,58 – 0,18
 = 0,40 N
2 – Calcule a densidade do liquido.
 = d.v.
0,40 = d. 14,1708..9,81
d = 915,897 kg/m³
3 – Como será o comportamento do dinamômetro se o cilindro descer em MRU, considerando que o mesmo está inicialmente fora d’água e toca o fundo do Becker?
Solução
Enquanto o cilindro desce em MRU antes de tocar a superfície da água, o dinamômetro mostrará o peso real do cilindro :
 
 
 
 
 = 0 m/s²
 = - 
m= 0,58 - 
m.0 = 0,58 - 
0 = 0,58 - 
 = 0,58 N
A partir do momento que o cilindro toca a superfície da água, surge gradativamente a força empuxo no cilindro, que atinge seu valor máximo quando o cilindro fica totalmente submerso. Com esta soma vetorial vertical para cima, o dinamômetro vai acusando valores menores que a tração inicial, até alcançar o equilíbrio e marcar o peso aparente do cilindro:
 
 
 
 
 
 = - ( + )
= - ( + )
 = 0,58 – ( 0,18 + 0,40 ) 
 = 0 N
 = – 
 = 0,58 – 0,40
 = 0,18 N
Quando o cilindro toca o fundo, a força peso de mesma direção e sentido contrário, soma-se vetorialmente com uma tração de valor menor. Neste sentido, o dinamômetro começa a mostrar valores menores que o peso aparente : 
 
 
 < 0,18 N
 = - ( + )
 = 0,58 - - 0,40
 = 0,18 - 
0 N < < 0,18 N
4 – Qual o comportamento do dinamômetro se o sistema continuar em que ( MRU ) após tocar o fundo do Becker?
Solução
Depois que o cilindro toca o fundo do Becker, o dinamômetro mostra um peso menor que o peso aparente, quando o sistema continua descendo com aceleração nula, a tração vai diminuindo e o dinamômetro mostrará valores menores que o peso aparente, até chegar a zero. 
Conclusão
De acordo com os dados coletados e com os cálculos, pode-se afirmar que o teorema de Arquimedes é bastante eficaz, que o empuxo é igual ao peso do volume deslocado pelo corpo, e que o somatório de forças ( força resultante ) em um corpo, depende do meio que este está contido, seja num fluido ou não. 
Bibliografia 
Fundamentos de Física – Volume 2 – 8ª Edição - Halliday, Resnick – Editora LTC