RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMETAL II Vasos comunicantes (1)

Prévia do material em texto

RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL II
VASOS COMUNICANTES
Autores:
 Beathriz Santos
Cinthia Soares
Geremias
Thayná Fernandes
Lucas da Silva
TURMA: 3109
INTRODUÇÃO
Vasos comunicantes é um termo utilizado para designar a ligação de dois recipientes através de um duto aberto. Um recipiente formado por diversos ramos que se comunicam entre si constitui um sistema de vasos comunicantes. Um exemplo de vasos comunicantes é o tubo em U. 
 
 
Equilíbrio de dois líquidos miscíveis e imiscíveis em dois vasos comunicantes
Quando se tem um único líquido em equilíbrio contido no recipiente, conclui-se que: a altura alcançada por esse líquido em equilíbrio em diversos vasos comunicantes é a mesma, qualquer que seja a forma de seção do ramo. E, para todos os pontos do líquido que estão na mesma altura, obtém-se também a mesma pressão. Essas propriedades são decorrentes da Lei de Stevin.
Quando dois líquidos que não se misturam, imiscíveis, são colocados num mesmo recipiente, eles se dispõem de modo que o líquido de maior densidade ocupe a parte de baixo, e o de menor densidade ocupe a parte de cima. A separação entre eles é horizontal. Nos vasos comunicantes, eles se distribuem de forma que as alturas das colunas líquidas sejam inversamente proporcionais às respectivas densidades. Partindo-se do princípio de que o sistema está em equilíbrio, podemos igualar as pressões nos pontos 'A e B.
 
Figura 1
Conclui-se que: Dois líquidos imiscíveis em vasos comunicantes atingem alturas inversamente proporcionais às suas massas específicas (ou densidades).
Em laboratório, os vasos comunicantes encontram aplicações na determinação de densidade e na medição de pressão. O vaso sanitário utiliza no sifão o princípio dos vasos comunicantes. É por isso que a água fica sempre no mesmo nível, dentro do vaso.
 
OBJETIVO
Determinar a densidade do óleo com vasos comunicantes e resolver o exercício da página 459 – Tipler 6° edição, números 31 e 32.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Simon Stevin foi um físico e matemático belga que concentrou suas pesquisas nos campos da estática e da hidrostática, no final do século 16, e desenvolveu estudos também no campo da geometria vetorial. Entre outras coisas, ele demonstrou, experimentalmente, que a pressão exercida por um fluido depende exclusivamente da sua altura.
A lei de Stevin está relacionada com verificações que podemos fazer sobre a pressão atmosférica e a pressão nos líquidos. Como sabemos, dos estudos no campo da hidrostática, quando consideramos um líquido qualquer que está em equilíbrio, temos grandezas importantes a observar, tais como: massa específica (densidade), aceleração gravitacional local (g) e altura da coluna de líquido (h). É possível escrever a pressão para dois pontos distintos da seguinte forma:
Figura 2- Exemplo de um estudo no campo da hidrostática.
PA = d g hA
PB = d g hB
Nesse caso, podemos observar que a pressão do ponto B é certamente superior à pressão no ponto A. Isso ocorre porque o ponto B está numa profundidade maior e, portanto,deve suportar uma coluna maior de líquido.
Podemos utilizar um artifício matemático para obter uma expressão que relacione a pressão de B em função da pressão do ponto A (diferença entre as pressões), observando:
PB -PA =dghB -dghA
PB -PA =dg(hB -hA)
PB -PA =dgh
PB = PA + dgh
 Utilizando essa constatação, para um líquido em equilíbrio cuja superfície está sob ação da pressão atmosférica, a pressão absoluta (P) exercida em um ponto submerso qualquer do líquido seria:
P = Patm + Phidrost = Patm + d g h
	Uma das aplicações do Teorema de Stevin são os vasos comunicantes. Num líquido que está em recipientes interligados, cada um deles com formas e capacidades diversas, observaremos que a altura do líquido será igual em todos eles depois de estabelecido o equilíbrio. Isso ocorre porque a pressão exercida pelo líquido depende apenas da altura da coluna.
DESCRIÇÃO
Materiais
Vasos comunicantes
Água
Óleo de soja
Régua
Procedimentos
Utilizamos um aparato para vasos comunicantes, que tinha três aberturas, onde duas tinham o mesmo diâmetro, e a do meio tinha diâmetro menor, e o terceiro tubo era torto para esquerda, como pode ser visto na figura.
 Adicionamos água no tubo, em seguida adicionamos um pouco de óleo. A fim de comprovar o princípio de vasos comunicantes, medimos com a régua a altura em que a água se encontrava em cada tubo, quando estavam na horizontal.
Cálculos
Qual a densidade do óleo?
Partindo do princípio de que a densidade da água é 1g/ cm³ , e altura do óleo 
Ho= 7 cm, e a altura da água HA= 6cm. Considerando a gravidade g= 9,8m/ s²
PA = Po  
Onde; PA = d g hA , Po = d g ho
Temos que:
d g hA = d g ho
(1g/ cm³). (9,8m/s²) . (6cm)= d . (9,8m/ s²) . (7cm)
58,8= d . 68,6
 d = 0,857g/ cm³
Resolução do exercício do livro, página 459.
Questão 31 – Um elevador hidráulico é usado para levantar um automóvel de 1500kg. O raio da plataforma do elevador é 8,00cm e o raio do pistão do compressor é de 1,00cm. Qual é a força que deve ser aplicada ao pistão para elevar o automóvel? 
P = F/A
Como a força aplicada na plataforma é a mesma aplicada no pistão temos que:
F1/A1 = F2/A2
m1 . g / π . r1² = m2. g / π . r2² 
(1500 kg) . (9,8) / (3,14). (8,00)² = F₂ / (3,14) . (1,00)²  
14.700 / 200,96 = F₂ / 3,14
F₂ = 229,6875N
F₂ = 230N
 
 RESULTADOS
 Tabela de densidade
CONCLUSÕES
Apesar dos problemas apresentados na hora de medir as alturas com precisão, o trabalho foi satisfatório, pois foi comprovado o princípio de vasos comunicantes.
REFERÊNCIAS
Bibliografia
Vasos comunicantes. Disponível em: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Vasos_comunicantes
Vasos comunicantes. Disponível em: 
<http://alunosonline.uol.com.br/fisica/vasoscomunicantes.html>
Vasos comunicantes. Disponível em: 
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/vasos/vasos-comunicantes.php