Hidrostática - Física Geral e Experimental 2 - Tubo em U

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Faculdade Aldete Maria Alves
Beatriz Karla Vilela Socorro
Franciele dos Reis
Gustavo Martins
Marcela Nunes Silva
Marina Alves Vilela
Waldo Seixas
Hidrostática-Massa Específica de um Fluido
Iturama, MG
2018
Beatriz Karla Vilela Socorro
Franciele dos Reis
Gustavo Martins
Marcela Nunes Silva
Marina Alves Vilela
Waldo Seixas
Hidrostática-Massa Específica de um Fluido
Relatório apresentado ao curso de Engenharia Civil da Faculdade Aldete Maria Alves, como requisito parcial de avaliação na disciplina Física Geral e Experimental II, ministrada pelo Prof. Dr. Lincon Zadorosny.
Iturama, MG
2018
1.Introdução
A Hidrostática é a parte da Física que se interessa por estudar as propriedades dos fluidos, seja ele líquido ou gás. É importante ressaltar que um fluido é uma substância que pode escoar, não apresenta forma própria e assume a forma de qualquer recipiente em que está contido. [2]
2.Objetivo
Este experimento tem como finalidade determinar a massa específica de um fluido (óleo), por duas maneiras diferentes, aplicando as fórmulas trabalhadas em sala de aula.
3.Resumo
Em uma aula prática no laboratório de física, será apresentada duas experiência simples, onde por meio dos resultados obtidos, poderá calcular a massa específica do fluido utilizado, por meio de fórmulas já conhecidas.
4.Introdução Teórica
Para fluidos, estamos interessados em substâncias sem forma definida, sendo mais útil trabalhar com massa específica, dependendo da maneira que se faz o experimento, pode-se trabalhar com duas fórmulas distintas:
1ª Equação
Massa específica: neste caso mais simplificado a massa específica (ρ) é a relação entre a massa do fluido e o volume que contém esta massa. E pode ser representada pela seguinte fórmula:
ρ = (1)
Onde:
ρ = massa específica (kg/m3);
m = massa do fluido (kg);
V = volume do fluido (m3).
2ª Equação
Massa específica: é possível utilizar um tudo em U aberto para essa medição. Neste caso, é preciso utilizar dois fluidos não miscíveis (água e óleo), um com a densidade conhecida e outro, a saber. Ao adicionar os líquidos no tubo, percebe-se que as alturas dos fluidos, em ambos os lados são diferentes, devido à diferença de densidade (figura 1).
Figura 1: Figura que representa o tubo em U e as diferentes alturas dos fluidos, devido à diferença de densidade.
O tubo em U segue o princípio de Pascal, que enuncia que “uma variação da pressão aplicada em um fluido incompressível, contido em um recipiente, é transmitida integralmente a todas as partes dos fluidos e às paredes do recipiente”. [3] (equação 2):
ρ = (2)
Onde:
ρ = massa específica (kg/m3);
ρ água = massa específica da água (1000kg/m3 Sistema Internacional de Medidas – S.I.);
l = altura da água em relação à interface (m); (figura 1)
d = diferença de altura entre a água e o óleo em relação à interface (m).(figura 1)
3ª Equação
Erro absoluto: o erro absoluto é a diferença entre o valor medido e o valor real. Trata-se de uma maneira de considerar o erro ao medir a precisão de valores. Representamos com a seguinte fórmula:
Ɛ = 100 (3)
Ɛ = erro absoluto (kg/m3);
ρ real = massa real do óleo (kg/m3);
ρ experimental = massa encontrada experimentalmente do óleo (kg/m3).
5.Procedimento Experimental
Materiais Utilizados:
Água
Óleo
Régua
Balança
Bureta
Mangueira
Procedimento 
Experimento 1
Com a orientação do professor, foi feito um primeiro experimento simples para determinar a massa especifica do óleo de soja. Usou-se 25 ml de óleo de soja. O primeiro passo é colocar o óleo na bureta e pesar na balança de precisão (já tirada a tara da bureta) para obter-se a massa do óleo. Logo após fez-se os cálculos e encontrou-se o valor experimental da massa especifica (ρ) do óleo (equação 1). 
Experimento 2
Já no segundo experimento foi determinado a massa especifica utilizando-se uma mangueira cristal transparente, com água e o óleo de soja. Então colocou-se água e o óleo de soja dentro da mangueira com o método dos vasos comunicantes (figura 2), marcou-se na lousa para melhor visualização e imediatamente mediu-se a quantidade de óleo de um lado da mangueira com uma régua (figura 3), depois mediu-se o lado da água usando o nível do óleo que está do outro lado e mediu-se também o espaço vazio (figura 3). Logo após coletar todos os dados foram feitos cálculos utilizando a fórmula dos vasos comunicantes onde obteve-se a massa especifica (ρ) do óleo de soja (equação 2). 
 
 Figura 2 Figura 3
Após os cálculos da massa especifica (ρ) experimental do óleo, com a massa especifica real do óleo (dado obtido através da internet) é possível verificar a diferença porcentual de erro das duas amostras em relação ao dado real (equação 3).
6.Resultados e Discussão
Experimento 1
Dados:
volume do óleo = 25 ml 25 10-6m³
massa do óleo = 23,12 g 23,12 10-3kg
Cálculo:
ρ = (1)
ρ = 924,8kg/m3
Experimento 2
Dados:
ρ água = 1000kg/m3 (Sistema Internacional de Medidas – S.I.)
l = 20 cm 0,2m
d = 1cm 0,01m
Cálculo:
ρ = (2)
ρ = 952,38kg/m3
Erros Absolutos
Dados do experimento 1:
ρ real = 0,891g/cm3 891kg/m3
ρ experimental = 924,8kg/m3
Calculo:
Ɛ = 100 (3)
Ɛ = %
Dados do experimento 2:
ρ real = 0,891g/cm3 891kg/m3
ρ experimental = 952,38kg/m3
Calculo:
Ɛ = 100 (3)
Ɛ = %
Tabela 1 
Primeiro experimento:
	
Amostra
	
Volume (m³)
	
Massa (kg)
	Massa especifica (ρ) (kg/m³)
	Massa especifica real (ρ) (kg/m³)
	
Erro %
	Óleo de soja
	25 10-6
	23,12 10-3
	924,8
	891
	3,79
Tabela 2
Segundo experimento
	
Amostra
	Massa especifica experimento(ρ)(kg/m³)
	Massa especifica teórica (ρ)
	
Erro %
	Óleo de soja
	952,38
	891
	6,89
7.Conclusão
Pela observação dos resultados que foram obtidos nos experimentos e depois comparando com o valor real, é possível perceber que existiu uma diferença entre os valores, pois o erro fica menos relevante no primeiro experimento comparado ao segundo experimento. A resposta para a diferença entre o valor real e os experimentais, ocorre por alguns erros que possam ter acontecido na hora do experimento. É possível que a temperatura dos fluidos água e óleo de soja não estavam na temperatura do valor real, e é provável que a mangueira cristal transparente usada no experimento possa ter levado a diferença na altura dos fluidos. Portanto através do experimento foi possível determinar a massa especifica dos fluidos usando a mangueira de cristal transparente e não apenas através do cálculo massa pelo volume.
8.Referências Bibliográficas
[1] Associação brasileira de normas técnicas. Rio de Janeiro, ABNT, 1978.
[2] SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Massa específica"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/massa-especifica.htm>. Acesso em 18 de marco de 2018.
[3] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. Ed 8. Rio de Janeiro: LTC, 2009. Volume 2