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Laboratório Virtual - Física Geral e Experimental II Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Dr. Sérgio Turano Souza Revisão Textual: Prof. Esp. Claudio Pereira do Nascimento Densidade e Flutuabilidade • Introdução; • Densidade de um Líquido; • Análise e Conclusão. · Aprender a distinguir quando um objeto ira boiar ou afundar. OBJETIVO DE APRENDIZADO Densidade e Flutuabilidade Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Densidade e Flutuabilidade Introdução Eureca! De acordo com uma lenda popular, no século III a.C., o matemático grego Arquimedes descobriu que havia uma relação entre a quantidade de água deslocada pelo seu corpo ao entrar em uma banheira e o empuxo que o fazia se sentir mais leve dentro da água. Foi a partir dessa descoberta que o princípio de Arquimedes foi descrito. Esse princípio afirma que “um corpo imerso em um fluido sofre um empuxo igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo corpo”. Por que alguns corpos flutuam e outros afundam? A resposta depende da densidade do corpo e do fluido em que ele é imerso. Den- sidade é a massa de um corpo por unidade de volume. A equação matemática para densidade é: massa m densidade ou d= volume V = A resposta para a pergunta acima também depende do volume de fluido deslo- cado pelo corpo. A forma do corpo afeta o volume de fluido deslocado — o que explica por que um bloco sólido de ferro afunda, enquanto a mesma massa de ferro em forma de um barco flutua. • Habilidades em Foco - Solucionar problemas, calcular, aplicar conceitos, fazer previsões, tirar conclusões. Procedimento 1. Inicie o programa e clique Workbook e selecione Density and Buoyancy na lista de atividades. O programa vai abrir a bancada de estudos sobre densi- dade (Density). Figura 1 8 9 2. Você vai medir a densidade de objetos sólidos e de vários fluidos com a intenção de tentar prever se os objetos sólidos afundam ou flutuam. Você também vai calcular o empuxo exercido sobre os sólidos em um dos fluidos. Ache a bola de gelo (Ice), entre as bolas penduradas na parede, e arraste-a para o prato da balança. Anote a massa na Tabela de dados 1. 3. Use as setas para cima e para baixo no painel de controle para selecionar o flui- do. Selecione o Virtual Fluid B. Este é um fluido virtual único usado somente neste laboratório virtual. Clique no botão Full abaixo do painel para ativar a opção de encher completamente o cilindro. Clique no botão Fill para despejar o fluido no cilindro de 250 mL selecionado. Você pode selecionar outros cilin- dros usando as setas verdes logo acima da “boca de saída” de fluidos. Clique na parte superior do cilindro para ampliar a leitura no nível do fluido (Zoom). Anote o volume do fluido virtual na Tabela de dados 1. 4. Arraste a bola de gelo e solte-a na “boca” do cilindro preenchido com o fluido virtual. Clique no botão verde Drop para soltar a bola de gelo dentro do cilindro. O novo volume, contando fluido virtual e a bola, poderá ser lido na janela com o cilindro ampliado. Anote o volume na tabela. 5. A partir de suas medições, como determinar o volume da bola de gelo? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 6. Repita as etapas 2 a 5 para testar outras duas amostras: alumínio (Aluminium) e madeira de pinheiro (Pine Wood). Anote suas medições na Tabela de dados 1. Quadro 1 Tabela de dados 1 Amostra Massa da amostra (kg) Volume do fluido virtual (mL) Volume do fluido virtual + amostra (mL) Volume da amostra (mL) Peso do sólido (N) Densidade (g/mL) Empuxo exercido pelo óleo de oliva (azeite) (N) Gelo Alumínio Madeira (pinheiro) 9 UNIDADE Densidade e Flutuabilidade Densidade de um Líquido 8. Use as setas para cima e para baixo no painel de controle para percorrer as opções de fluido. Selecione etanol (Ethanol). Clique no botão Full abaixo do painel para ativar a opção de encher o cilindro completamente com o flui- do. Clique no botão Fill para despejar no cilindro a quantidade selecionada de fluido. Clique na parte superior do cilindro para ampliar a leitura no nível do fluido (Zoom). Anote o volume na Tabela de dados 2. 9. Arraste o béquer vazio localizado em cima da bancada até a balança e anote sua massa na Tabela de dados 2. 10. Pegue o cilindro preenchido com etanol e derrame o conteúdo dentro do bé- quer vazio. Anote a massa de etanol e do béquer na Tabela de dados 2. Anote a massa do etanol na Tabela de dados 2. Clique na alavanca azul ao lado do cilindro para esvaziá-lo (Empty). 11. Repita as etapas 8 a 10 para obter as densidades da agua (Water) e do azeite (Olive Oil). Anote seus resultados na Tabela de dados 2. Quadro 2 Tabela de dados 2 Amostra Volume da amostra (mL) Massa do béquer vazio (g) Massa do béquer + amostra (g) Massa da amostra (kg) Densidade (g/mL) Etanol Água Azeite Análise e Conclusão 1. Use a equação da densidade para calcular a densidade de cada amostra soli- da. Anote seus resultados na Tabela de dados 1. 2. Use a mesma equação para calcular a densidade dos fluidos. Anote seus re- sultados na Tabela de dados 2. 3. Aplicando - O que determina se um objeto flutua ou afunda: o peso ou a den- sidade do objeto? Explique. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 10 11 4. Fazendo Previsões - Qual sólido vai flutuar no azeite? Explique. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ Calcule o empuxo exercido sobre cada um dos objetos imersos no azeite. Você já calculou o volume do fluido deslocado por cada objeto imerso no azeite e a densida- de do azeite. Use a equação da densidade para calcular a massa do volume de azeite deslocado. Para calcular o empuxo, você necessita do peso do azeite deslocado em cada um dos casos. Empuxo sobre um objeto = peso do fluido deslocado = massa do fluido des- locado × g Anote seus resultados na Tabela de dados 1. Agora você consegue saber se um objeto vai afundar ou flutuar: basta comparar o peso do objeto e o empuxo exercido sobre ele. Se a força de empuxo é maior do que o peso, o objeto vai flutuar, já que a força empurrando o objeto para cima (empuxo) é maior do que a força empurrando o objeto para baixo (peso). Compare as duas forças para prever quais objetos vão flutuar. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 11
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