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Curso de engenharia Básica Relátorio de Pesquisa Empuxo – Princípio de Arquimedes Aluno Rodrigo da Silva Cruz RA: D570382 Orientador Prof° Nemer Empuxo Brincar é condição fundamental para ser sério. (Arquimedes) Página 01 Sumário 1. Apresentação.................................................................................................................01 2. Objetivo.........................................................................................................................03 3. Resumo..........................................................................................................................04 4. Como surge o empuxe ..................................................................................................05 5. Quem explico o empuxe...............................................................................................05 6. Casos de flutuação........................................................................................................06 6.1 Corpo que flutua.....................................................................................................04 6.2 Corpo em equilibrio................................................................................................04 6.3 Corpo que afunda....................................................................................................04 6.4 Ilustração.................................................................................................................04 7. Resultados teóricos descobertos por Arquimedes.................................................04 e 05 8. Material utilizado............................................................................................06, 07 e 08 9. Tabela densidade dos liquidos com temperatura..........................................................09 10.Procedimento experimental..........................................................................................10 11.Análise de dados retirados em laboratório.............................................................10 e11 10.1 Procedimento com 200 ml alcool..........................................................................11 10.2 Procedimento com 200 ml agua............................................................................11 10.3 Procedimento com 200 ml vaselina......................................................................12 12.Comentários finais …...................................................................................................12 13.Referências....................................................................................................................12 Página 02 2. Objetivo A presente pesquisa tem o foco principal em demonstra os fundamentos do empuxe, nelas realizadas as atividades dinamicas em aula com seus expectivos experimentos, sabendo que empuxe é o nome dado à força exercida por um fluido sobre um objeto mergulhado total ou parcialmente nele. Também conhecido como Principio de Arquimides, o empuxo sempre apresenta direção vertical e sentido para cima. Sendo realizado diversas experiencias em aula com liquidos como vaselina, agua e outros para poder verificar empuxe no caso a “força” e vendo todos os tipos de densidade nela deslocada, com isso teremos uma pequena ideia de como Arquimedes utilizou se da famosa palavra dita “eureka” assim descobrindo que para calcular o volume bastava mergulhar qualquer corpo na água e verificar o volume de água deslocado. Na época Arquimedes utilizou se da coroa do rei Hierão, onde queria saber volume de ouro em sua coroa. Página 03 3. Resumo Este trabalho apresenta material referente a empuxe (força), de experimentos em tubos para verificar o deslocamento de um corpo imerso ou parcialmento em um fluido, bem com formas praticas e teoricas; a introdução aborda fatos historicos e importantes no assunto tratado, onde nos quais podemos verificar em seus experimentos posteriormente apresentados. Página 04 4. Como surge o empuxe O empuxe ele surge conforme as forças que age tanto em cima como em baixo sobre o corpo mergulhado no fluido, com isso a pressão exercida inferior ela é maior do que a superior se da o surgimento do empuxe na vertical para cima; conforme segue ilustração. 5. Quem explicou o empuxe O força foi explicada por Arquimedes, matemático e engenheiro grego que foi postulado a verificar se a coroa do Rei Hierão era realmente maciça em ouro ou se havia alguma impureza, porém Arquimides não tinha ideia de como descobrir ou calcular o pedido do rei, mas tomando um banho em uma banheira ele reparou que agua saia da banheira quando entrava e com isso seu corpo ficava sujeito a uma força, dai ele pode desenvolver a ideia sobre o empuxe; onde: “Todo corpo mergulhado em um fluido sofre ação de uma força vertical e para cima que corresponde ao volume de líquido deslocado pelo corpo.” Página 05 6. Casos de flutuação 6.1 Corpo que flutua: Um objeto boia na superfície de um líquido sempre que sua densidade é menor que a densidade do líquido. Nesse caso, o empuxo que atua sobre o corpo é maior que seu peso. 6.2 Corpo em equilibrio: Se as densidades do corpo e do fluido forem iguais, o corpo permanecerá em equilíbrio no líquido e podemos afirmar que o empuxo é igual ao peso do corpo. 6.3 Corpo que afunda: Se um objeto mergulhado em um fluido afunda, podemos afirmar que a sua densidade é maior que a do líquido e que o seu peso é superior ao empuxo. 6.4 Ilustração: 7. Resultados teóricos descobertos por Arquimedes Era uma vez um rei. E um sábio. O rei se chamava Hierão, e o sábio, Arquimedes. Os dois viviam em Siracusa, cidade-Estado da Grécia Antiga. O rei mandou fazer uma coroa todinha de ouro, mas ouviu uns boatos de que o ourives não tinha usado apenas ouro para fazer a Página 06 coroa, e ficou desconfiado. Mas se a coroa era totalmente dourada, e se parecia muito com ouro puro, como fazer então para ter certeza sem destruí-la? É aqui que entra o sábio. Arquimedes já era renomado na época - quando o termo filósofo era usado para todos os estudiosos e cientistas em geral - e é célebre até hoje por suas descobertas na matemática, física e por diversas invenções. Arquimedes teve uma importância decisiva no surgimento da ciência moderna. A história mais conhecida de Arquimedes é, porém, como dissemos, uma lenda. O rei consultou o filósofo para resolver o problema da coroa de uma vez por todas – provar se ela era toda de ouro ou não. Estava o sábio grego, um belo dia, a tomar banho numa banheira, entretido com essa questão. De repente, ele teve um vislumbre da solução e saiu correndo, nu (!) pelas ruas da cidade, gritando “Eureka, Eureka!”, que em grego quer dizer “Descobri, descobri!”. O que ele descobriu foi o que hoje chamamos de "Princípio de Arquimedes" (que se baseia no empuxo ou impulsão). E Arquimedes descobriu isso quando tomava banho em sua banheira, quando percebeu que a quantidade de água que transbordava era igual em volume ao seu próprio corpo. E assim percebeu como poderia provar a fraude do ourives. Ele observou que blocos de mesma massa, feitos de prata e de ouro, faziam transbordar diferentes volumes de água: Página 07 por serem materiais de densidades diferentes, os blocos não tinham o mesmo tamanho (volume). Então, ele mergulhou numa bacia cheia de água um bloco de ouro de massa igual à da coroa e mediu o volume de água que transbordou. Fez a mesma coisa com um bloco de prata. O volume de água que transbordou quando mergulhou o bloco de ouro era menor que o volume de água quando mergulhou o bloco de prata. Repetiu a experiênciacom a coroa e verificou que o volume de água que transbordou era maior que o do bloco de ouro e menor do que o do bloco de prata Concluiu que a coroa não era de ouro puro e que o ourives a tinha feito misturando os metais. Ele usou a densidade para provar que a coroa tinha sido feita com uma liga (mistura) de ouro e prata. O rei não deve ter ficado lá muito satisfeito com o ourives... 7. Material utilizado Uma balança hidrostática que é um mecanismo experimental destinado ao estudo da força de impulsão exercida por líquidos sobre os corpos neles imersos. Foi inventada por Galileu Galilei Varias proveta onde é um instrumento quase cilíndrico de medida para líquidos. Pode ser fabricada em vidro ou plástico. Um termômetro sendo aparelho usado para medir a temperatura. É um instrumento composto por um elemento sensor que possua uma propriedade termométrica, isto é, uma propriedade que varia com a temperatura. O termômetro é um sensor de temperatura. Uma esfera que é um objeto tridimensional perfeitamente simétrico . Na matemática, o termo se refere à superfície de uma bola. E os líquidos sendo, agua, alcool e vaselina. Página 08 8. Tabela densidade dos liquidos com temperatura Temperatura (0C) Densidade (g/cm3) 10 0.9997 11 0.9996 12 0.9995 13 0.9994 14 0.9992 15 0.9991 16 0.9989 17 0.9988 18 0.9986 19 0.9984 20 0.9982 21 0.9980 22 0.9978 23 0.9975 24 0.9973 25 0.9971 26 0.9968 27 0.9965 28 0.9962 29 0.9960 30 0.9957 31 0.9953 32 0.9950 33 0.9947 34 0.9944 35 0.9940 Página 09 9. Procedimento experimental Coloque 200 mL de líquido na proveta graduada. Meça a massa da esfera. Pegue uma esfera e a mergulhe gradativamente neste líquido Repita este procedimento para as outros demais liquidos, escolhendo valores de volume diferentes para cada uma das esferas. Ilustração experimento laboratorio: 10. Análise de dados retirados em laboratório Verificamos que empuxe se determina entre deslocamento de um corpo imerso, onde é Página 10 possível calcular sua massa, assim tendo valor necessário para as atribuições as que necessita. 10.1 Procedimento com 200 ml agua Temperatura 25° Massa da esfera fora do liquido (8,345) Deslocameto ou empuxe da esfera (7,272) Valor do empuxe (1,073) Então temos: E=Vlo.dlg (formula) 1.073.g = vlo.0,9971 vlo = 1.073/0,9991 vlo = 1,077 10.2 Procedimento com 200 ml alcool Temperatura 25° Massa da esfera fora do liquido (8,345) Deslocameto ou empuxe da esfera (7,471) Valor do empuxe (0,875) Página 11 Então temos: dl = e¹/e².dp (formula) dl.0,875/1,073.09971 dl0,815.0,9971 dl = 0,812 10.3 Procedimento com 200 ml vaselina Temperatura 25° Massa da esfera fora do liquido (8,345) Deslocameto ou empuxe da esfera (7,457) Valor do empuxe (0,887) dl = e¹/e².dp (formula) dl=0,887/1,073.0,9971 dl = 0,826.0,9971 dl = 0,823 11. Comentários finais A finalidade desse experimentos e demonstrar a força que reage um corpo mergulhado em diversos liquidos afim de verificar que a mesma massa de um corpo em liquidos diferentes, não terá o mesmo volume de deslocamento e sim teremos variações de empuxe (força). Obs.: Não se esqueça de que todo dado experimental deve ser apresentado com uma estimativa para a sua incerteza. 12. Referências Archimedes D. Halliday Página 12 dl = e¹/e².dp (formula) dl = e¹/e².dp (formula)