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II Empuxo 16 II – Empuxo 1. Objetivos a. Representar e obter a equação de equilíbrio das forças aplicadas em um corpo imerso em um líquido; b. Determinar a força de empuxo sobre um sólido por meio da medida do peso aparente e do peso do volume de líquido deslocado; c. Apresentar graficamente os comportamentos do empuxo (���) e do peso do volume de líquido deslocado (����� ) em função do volume de líquido deslocado (VLD); d. Verificar as possíveis causas de erros percentuais entre o empuxo e o peso do volume de líquido deslocado. 2. Materiais a. Proveta. b. Água. c. Linha. d. Balança. e. Dinamômetro(1N para os sólidos de Al e 2N para os corpos de Fe). f. Sólidos de alumínio e de ferro. g. Plataforma elevadiça. 3. Fundamentação Teórica Nesta unidade determinar-se-á a força de empuxo por dois métodos, por meio da medida do peso aparente, método I, e pela medida da massa do volume de líquido deslocado, método II. Quando um corpo é total ou parcialmente mergulhado em fluido (líquido ou gasoso), fica sujeito à pressão exercida pelo fluido sobre todos os pontos de sua superfície que estão em contato com o fluido. A pressão exercida pelo fluido sobre um determinado ponto imerso do corpo depende da altura da coluna de fluido que atua nesse ponto. Portanto, a pressão é maior nas partes do corpo que estão mais profundamente imersas. A resultante das forças exercidas pelo fluido sobre todos os pontos imersos do corpo é dirigida verticalmente para cima e é denominada de empuxo. O conceito físico no qual o texto se refere é conhecido como Princípio de Arquimedes, e enunciado da seguinte forma: “Um fluido em equilíbrio age sobre um corpo nele imerso (parcial ou totalmente) com uma força vertical orientado de baixo para cima, aplicada no centro de gravidade do volume de fluido deslocado, cuja intensidade é igual ao peso do volume de fluido deslocado”: E = Peso do Volume do fluido deslocado II Empuxo 17 Sendo, respectivamente, mf a massa do volume de fluido deslocado, ρf a densidade do fluido e g o módulo da aceleração gravitacional local. A figura 1 apresenta o aparato experimental. Figura 1 Figura 2 4. Procedimento Experimental Identifique os corpos utilizados no experimento. • Corpo I – Fe. • Corpo II – Al. Parte A – Determinação do Empuxo: método I – peso aparente. Corpo I a. Monte o aparato experimental conforme figura 1a. b. Zere o dinamômetro na posição vertical. c. Coloque um corpo na extremidade do dinamômetro e na condição de equilíbrio meça a intensidade da força que o dinamômetro exerce sobre o corpo suspenso. Anote o valor da força medido pelo dinamômetro. F = __________. d. Monte o aparato experimental conforme figura 1b. e. Coloque na proveta um volume suficiente de água para que o corpo possa ficar totalmente imerso. Meça esse volume inicial de água. Vinicial = __________mL =__________cm3. f. Com o corpo preso ao dinamômetro você deve mergulhá-lo na água lentamente. Durante o processo você deve escolher 3 posições em que o corpo está parcialmente submerso e anotar os valores na tabela I do relatório. A quarta medida deve ser feita com o corpo totalmente submerso. F´(N) é o módulo da força medida pelo dinamômetro nas 4 posições. Corpo II Para o Corpo II, repita os itens de (a) à (f) realizados para o Corpo I e anote os valores na tabela I do relatório. II Empuxo 18 Parte B – Determinação do Empuxo: método II – massa do líquido deslocado. Corpo I a. Coloque na proveta um volume suficiente de água para que o corpo possa ficar totalmente imerso. Meça esse volume inicial de água. Vinicial = __________mL =__________cm3. b. Com a balança meça a massa do corpo I (mI) e do conjunto proveta e água (mC). MI = _____________. mC = _____________. c. Monte o aparato experimental conforme a figura 2. d. Com o corpo preso por um fio você deve mergulhá-lo na água lentamente. Durante o processo você deve escolher 3 posições em que o corpo está parcialmente submerso e anotar os valores na tabela II do relatório. A quarta medida deve ser feita com o corpo totalmente submerso sem que ele esteja encostado no fundo da proveta. Em que m´(g) é o valor da massa medido pela balança. e. Mergulhe o corpo I até encostá-lo no fundo da proveta, soltando o fio (o processo deve ser lento para evitar que a proveta quebre). Marque o valor registrado pela balança. M = ______________. Corpo II Para o Corpo II, repita os itens de (a) à (f) realizados para o Corpo I e anote na tabela II do relatório. Obs.: Adote g = 9,79 m/s2 em todos os cálculos realizados.
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