RELATORIO UNICO AV1 FISICA 2 ESTACIO DE SÁ TAGUATINGA

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DE SÁ 
SULLIVAN ALEXANDRE OLIVEIRA 201608038254 
 
PROFESSOR VINICIO FERREIRA 
 
 
 
 
 
 
 
FISICA 2 LABORATÓRIO 
Relatório único AV1 Princípios da Hidrostática e Calorimetria 
 
 
 
 
 
 
BRASÍLIA 
2017 
 
 
INTRODUÇÃO 
Hidrostática é o seguimento da Física que estuda a força exercida por e sobre 
líquidos em repouso. Este nome faz referência ao primeiro fluido estudado, a água, assim por 
razões históricas se mantém este nome. Fluido é uma substância que pode escoar facilmente, 
não tem forma própria e tem a capacidade de mudar de forma ao ser submetido à ação e 
pequenas forças. A palavra fluído pode designar tanto líquidos quanto gases. Ao estudar 
hidrostática é de suma importância falar de densidade, pressão, Princípio de Pascal, empuxo 
e o Princípio Fundamental da Hidrostática 
PRESSÃO 
Pressão é uma grandeza importantíssima que utilizaremos com bastante 
frequência ao decorrer do curso de engenharia, é quantificada através da razão (divisão) entre 
uma determinada força (F) a um ponto qualquer de uma superfície ou área (A), em N/m2. 
Pode ser medida por vários equipamentos tais como o manômetro, o barômetro, vacuômetro 
e o piezômetro. Sua representação é dada pela equação 
𝑃 = 
𝐹
𝐴
 
EX: Uma força de intensidade 30N é aplicada perpendicularmente à superfície de 
um bloco de área 
0,3m², qual a pressão exercida por esta força? 
 P = 
30
0,3
 P = 100 N/m2 
Pressão atmosférica pressão atmosférica é o peso que a massa de ar aplica 
sobre a terra, tem relação direta com a força da gravidade, sua unidade usual é dada em 
Pascoal, ao nível do mar corresponde a 105 Pa. Pressão barométrica é o mesmo que 
pressão atmosférica. 
Pressão absoluta significa qualquer pressão real sobre um determinado ponto. 
O conceito relaciona-se à pressão atmosférica e a pressão manométrica. É calculado em uma 
determinada área da soma da pressão atmosférica com a pressão manométrica. 
Pabs = Patm+ Pefe  Pabs =Patm + d.g.h é dada em N/m2. 
A pressão manométrica é a diferença de pressão entre o sistema considerado e 
a pressão de referência. Usualmente a pressão de referência é a pressão atmosférica normal, 
isso é, 1 atm ou 105 Pa. 
Pressão hidrostática Informe quais as unidades usuais empregadas para 
informar o valor da pressão. Pressão hidrostática é exercida por um fluido ou gás em um corpo 
qualquer, para obter o valor desta grandeza, temos que um liquido em um recipiente qualquer, 
uma piscina, uma caixa d’água, etc, considerando a aceleração da gravidade ɡ. Veja a 
demonstração a seguir: 
 como: 
a massa do líquido é: 
mas , logo: 
APLICAÇÃO DA PRESSÃO 
Em seguida exemplifique a aplicação do conceito anterior na prática fazendo a 
avaliação da força em Newtons que veda a tampa da embalagem do extrato de tomate da 
figura ao lado sabendo que o diâmetro é de 7,5 cm. Explique a função do inserto de plástico 
na cor vermelho no centro da tampa. 
𝐴 = 𝜋𝑟2 → 𝐴 = 3,14𝑥0,03752 → 𝐴 = 4,41786X10-3 m2 
P = F/A  F = P.A F = 105𝑥4,417864X10-3  F = 4,42x102 N/m2 
O inserto de plástico server para vedar a entrada de ar, gerando vácuo no interior, 
em outras palavras, a pressão interna fica menor que a externa, que é a pressão atmosférica, 
assim, o copo fica vedado, tirando o inserto o ar entra e iguala a pressão e a tampa abre com 
facilidade. 
EMPUXO 
O empuxo exercido por um líquido sobre um objeto decorre do volume deslocado 
desse líquido quando se mergulha o objeto no recipiente com esse líquido. Apresente a 
explicação dedutiva da expressão que representa essa força de empuxo, nominando as 
variáveis dessa equação do empuxo. Descreva como foi o nosso experimento de empuxo 
vivenciado em laboratório. 
 
 
onde: 
=Empuxo (N) 
=Densidade do fluido (kg/m³) 
=Volume do fluido deslocado (m³) 
g=Aceleração da gravidade (m/s²) 
Exemplo: 
Em um recipiente há um líquido de densidade 2,56g/cm³. Dentro do líquido 
encontra-se um corpo de volume 1000cm³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido 
por este corpo? Dado g=10m/s² 
 
 PESO APARENTE 
Conhecendo o princípio de Arquimedes podemos estabelecer o conceito de peso 
aparente, que é o responsável, no exemplo dado da piscina, por nos sentirmos mais leves ao 
submergir. 
Peso aparente é o peso efetivo, ou seja, aquele que realmente sentimos. 
 
 
 
TEOREMA DE STEVIN 
É chamado de Teorema de Stevin ou Lei de Stevin em 
homenagem a Simon Stevin (1548-1620). Na equação, pA é a pressão exercida pelo ar 
atmosférico no local. Em seu teorema, Stevin diz que: 
- Quando dois pontos de uma mesma porção de um mesmo líquido em equilíbrio 
estão no mesmo nível, significa que estão submetidos à mesma pressão. 
- A diferença de pressão entre dois pontos de um líquido homogêneo em equilíbrio 
é dada pela pressão exercida pela coluna de líquido entre eles. 
Para simplificar a equação, podemos dividi-la pela área da superfície do cilindro, 
assim temos: 
 
 
pB= pA+ μ . h . g 
Esse resultado, que fornece a diferença de pressão entre dois níveis no interior 
de um líquido, em presença de gravidade, isto é: 
pB- pA= μ . h . g 
O sistema de freios dos carros, é um exemplo da Lei de Stevin, basicamente 
relacionada ao princípio dos vasos comunicantes, onde exercemos uma pequena força no 
pedal do freio, essa força é distribuída nas rodas do carro através dos condutores, parando o 
mesmo. 
Resolva a seguinte questão justificando o princípio que fundamenta a solução: De 
quanto deve ser o diâmetro do êmbolo da área S2 para que a força F2 seja igual a 25 F1. O 
diâmetro correspondente a área S1 é d = 18 cm. Apresente a memória de cálculo. Resposta 
do diâmetro em cm. 
 
Resolução: 
Dados do problema: *D1 = 18cm *d2 = ? *F1 = 1 *F2 = 25F1 
 F1/A1 = F2/A2 Substituindo temos, 
𝐹1
3,14(18)2
 = 
𝐹25
3,14(𝑑)2
 cortando os termos iguais 
temos, d2 = 8100, tirando a raiz quadrada de 8100, logo o diâmetro do embolo da área S2 é 
90cm. 
DENSIDADE E MASSA ESPECÍFICA 
Outros conceitos de importância tratados em sala como a densidade e a massa 
específica possibilitaram fazer a avaliação, por exemplo, da força peso vertical da massa de 
ar na sua sala de aula. As dimensões aproximadas informadas foram 11 m de comprimento, 
10 metros de largura e 3 metros de altura. Avalie essa força e faça comparativos com outros 
valores de forças de cargas (massas) conhecidas. 
Agora vamos calcular, com base nos dados acima, a força peso da massa de ar 
que ocupa o volume da sala. Dado peso específico do 02 = 1,205 kg/m3. 
Volume sala (Vs) = 11x10x3 = 330m3 
𝜌 = 
𝑚
𝑣
 , isolando a massa temos m = vxρ → m = 330x1,205 → mO2 = 397,65Kg 
aproximadamente. Para esse experimento, usando o termohidromêtro, medimos a umidade 
relativa do ar em 40%, temperatura parcial de 24,80 C. Tal massa de ar pode sofrer alterações 
caso a temperatura ambiente e a umidade do ar apresentem variações. 
PAR DE MAGDEBURG 
Em laboratório fizemos a avaliação da força resultante da atuação da pressão 
atmosférica sobre o par de Magdeburg, figura ao lado. Calcule essa força em Newtons com a 
respectiva memória de cálculo. 
 
Dados: D = 11cm ou 0,11m 
Pressão 1,025x105 Pa 
A = π(0,11)2÷4 → A = 9,50X10-3m2 𝐹 = 𝑃. 𝐴 → 𝐹 = 1,025x105. 9,5x10-3 = 9,74x102N 
MANÔMETRO TUBO ABERTO 
No experimento realizado foi utilizado o manômetro de tubo aberto, que 
funciona de acordo com um tubode vidro em forma de U com uma porção liquida 
em seu interior. O prolongamento de um dos seus ramos se encontra no interior do 
recipiente cuja pressão desejada se pretende medir enquanto a outra fica livre e em 
contato com a camada atmosférica. No equilíbrio, o valor da pressão manométrica que 
atua na superfície do liquido manométrico, é dada pela seguinte relação: 
Pm = µgΔh = P1 
Esse conceito se relaciona também com o Teorema de Stevin, ou o princípio 
fundamental da hidrostática, a partir do momento em que há uma variação de pressão 
entre dois pontos. ΔP = µgΔh "A diferença entre as pressões de dois pontos d e um fluido 
em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade 
e a diferença entre as profundidades dos pontos." 
 
 
H(mm) ΔH (mm) P(N/m2) 
210 - 220 (8,54) 14 137,2 
210 – 190 
(17,08) 
31 303,8 
210 – 180 
(25,63) 
47 460,6 
210 – 170 
(34,17) 
56 548,8 
210 – 160 
(42,71) 
64 627,7 
CALORIMETRIA 
Descreva como foi o experimento para confirmar que o calor específico da água é 
igual a 1. Apresente a memória de cálculo que foi necessária para encontrar a potência e a 
energia elétrica para fins de comparação como calor recebido (energia) pelo volume de água 
equivalente no interior do calorímetro. 
 
No experimento de calorimetria para saber o calor especifico da água usamos um 
calorímetro com 100ml de água dentro do mesmo, e foi necessário energiza-lo. Na parte 
interna foi previamente instalado um resistor com as seguintes características 5,6Ω, uma fonte 
que dá uma energia de 11,45V(ddp) com corrente de 2,05Α. Precisará elevar a temperatura 
inicial de 24,5℃ para 44,5℃ em um determinado tempo, que foi de 404,75 segundos. 
Memória de Cálculo: 
Ti = 25,40C Tf = 45,40C ΔT = 6min ou 404,75 s R = 5,6Ω 
P = V.i → P = 11,45X2,05 → P = 23,47W 
Q = p.T → Q = 23,47X404,75 → Q = 9499,48 Jaules 
Q2 = Qc + QH20 → Q2 = (100,80 + 20).(45,4 – 25,4).CH2O → Q2 = 2.416 CH2O 
14 31 47 56 64
137,2
303,8
460,6
548,8
627,7
0
200
400
600
800
1 2 3 4 5
P(N/m²)
Δh P(N/m²)
QH2O = Q elétrico → 2,416CH2O = 9499,48 Jaules → CH2O = 3,93J 
Logo temos que 1 caloria é igual a 4,186J, calculando a margem de erro, temos 
os seguintes dados: 
(4,186 – 3,93) ÷ 4,186 = 0,06% de margem de erro, pequeno por sinal. 
 
 
 
DETERMINAR CALOR EXPECÍFICO DO ÓLEO COMESTÍVEL 
Usando óleo de cozinha, esse mesmo que encontramos em nossas casas, vamos 
determinar o calor especifico, ou seja, o calor necessário para que 1g de óleo eleve sua 
temperatura em 1oC. Utilizaremos para este experimento, 2 béqueres, 2 multímetros como 
termopares, 2 candeeiros, balança analítica, isqueiro e um termômetro digital. 
Utilizando duas lamparinas com chamas aproximadamente de mesma altura, 
colocamos os 2 béqueres sobre as chamas, um com óleo de massa igual a 100,06g e o outro 
com água de massa 100,38g, os multímetros serão usados como termopares para medir a 
temperatura dos dois béqueres, a temperatura inicial foi registrada em 25,2oC, devido ao calor 
especifico do óleo ser menor que o da água, isso quer dizer que o óleo esquenta mais rápido, 
então, quando o óleo atingir a temperatura de 120oC, anotaremos o tempo decorrido e a 
temperatura da água nesse instante. 
 
Anotações e memória de cálculo: 
MH2O = 100,38g MÓLEO = 100,06g T0 = 25,20C TFH2O = 70,10C TFÓLEO = 1200C 
QH2O = QÓLEO, assim temos: 1x100,38(70,1 – 25,2) = CÓLEO.100,06(120 – 25,2) 
4,507 = 9,485CÓLEO → CÓLEO = 4,507÷9,485 → CÓLEO = 0,475 cal/g °C 
A título de curiosidade, podemos dizer que o QH2O é igual ao QÓLEO, 
matematicamente podemos expressar da seguinte forma: 
QÓLEO = QH2O → 1x100,38(70,1 – 25,2) = 0,475x100,06(120 – 25,2) 
QH2O4,507.062 = QÓLEO4,505.701 Logo a margem de erro é de 0,000301%, tal 
margem é bem pequena. 
 
CONCLUSÃO 
Ao final do experimento, concluímos que a pressão que atua nos sistemas é a 
pressão atmosférica, e quando temos um ambiente fechado quem atua é a pressão 
manométrica. Utilizando os conhecimentos adquiridos, relacionamos no dia a dia os conceitos 
estudados aqui, como o teorema de Stiven, Pascoal e Arquimedes, tais conceitos como a 
prensa hidráulica, vasos comunicantes, pressão atmosféricas e suas variáveis tais como, 
pressão efetiva, absoluta, simples de verificar, como no exemplo de uma piscina, quando 
boiamos, sofremos empuxo e também pressão atmosférica. 
Os conhecimentos de calor especifico e capacidade térmica estudados em sala 
de aula foram assimilados na pratica nesse experimento a partir da variação de temperatura 
do conjunto, elementos diferentes podem ceder calor ou adquirir. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 • HALLYDAY, D.; RESN ICK, R.; WA LKER J. Fundamentos da Física, Vol. 2: 
gravitação, ondas e termodinâmica. 8° Edição. Rio de Janeiro, LTC, 2011. 
•http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/teoremad
estevin.php >