Relatório Empuxo

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Experimento 2
Empuxo
Aline Werner
25 de abril de 2018
Suma´rio
1 Introduc¸a˜o 1
2 Objetivos 1
3 Fundamentac¸a˜o Teo´rica 1
4 Material Utilizado 2
5 Procedimento Experimental 3
6 Conclusa˜o 4
1 Introduc¸a˜o
Este relato´rio tem como objetivo descrever as atividades realizadas na aula experi-
mental da disciplina de F´ısica Geral e Experimental II, ocorrida no dia 05/04/2018 e
ministrada pela professora De´bora Regina Roberti para o curso de Engenharia Aeroespa-
cial da Universidade Federal de Santa Maria.
2 Objetivos
O principal objetivo deste experimento e´ observar a existeˆncia da forc¸a de empuxo.
3 Fundamentac¸a˜o Teo´rica
O Empuxo, como enunciado pelo Princ´ıpio de Arquimedes, e´ uma forc¸a vertical, de
baixo para cima, exercida por um fluido ideal em equil´ıbrio em um corpo nele submerso,
cuja intensidade e´ igual ao mo´dulo do peso do fluido deslocado.
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Um fluido ideal e´ cont´ınuo, homogeˆneo, incompress´ıvel, com viscosidade nula e em
repouso no referencial adotado. Neste experimento, a a´gua e´ considerada um fluido ideal
e o referencial esta´ fixo na sala.
O empuxo surge do aumento da pressa˜o decorrente do aumento da profundidade em
um l´ıquido.
Figura 1: Forc¸as atuantes em um corpo submerso
De acordo com a figura acima,
E + F2 = F1 ⇒ E = F1 − F2
.
Como F = PA,
E = P1A1 − P2A2
Mas P1 = Pa + ρH2Ogh1 e P2 = Pa + ρH2Ogh2, enta˜o
E = ρH2Og(h1A1 − h2A2)
Como A1 = A2,
E = ρH2OgA(h1 − h2)
Mas sabemos que A(h1 − h2) = V , enta˜o
E = ρH2O · g · VH2Odeslocado
4 Material Utilizado
Para realizar este experimento, foram utilizados os seguintes materiais:
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• Cilindro de alumı´nio macic¸o;
• Cilindro oco;
• Balanc¸a de Jolly;
• Recipiente com a´gua.
5 Procedimento Experimental
Antes do experimento propriamente dito, os conceitos fundamentais relacionados a ele
foram explicados e foram dadas orientac¸o˜es a respeito de como este deveria ser feito.
Na primeira etapa do experimento, suspendeu-se o cilindro oco na mola da balamc¸a de
Jolly e mediu-se o seu comprimento sob essa condic¸a˜o, obtendo-se o valor de y0 = 13cm.
Em seguida, colocou-se o cilindro macic¸o dentro do cilindro oco e mediu-se o comprimento
da mola. Depois, suspendeu-se o cilindro macic¸o abaixo do cilindro oco, como mostrado
na parte (a) da imagem abaixo, e mediu-se o comprimento da mola. Como esperado, o
comprimento nessas duas situac¸o˜es foi o mesmo, e teve o valor de y1 = 17.3cm.
A seguir, preencheu-se o cilindro oco com a´gua, e mergulhou-se o cilindro macic¸o em
um recipiente com a´gua ate´ este ficar completamente submerso, conforme mostrado na
parte (b) da imagem, e mediu-se novamente o comprimento da mola. O valor medido foi
y2 = 13.6cm, ou seja, houve uma diminuic¸a˜o no comprimento.
Por fim, preencheu-se o cilindro oco com a´gua, conforme mostrado na parte (c) da
figura, e mediu-se mais uma vez o comprimento da mola, obtendo-se y3 = 17.3cm, ou
seja, o mesmo comprimento que ela apresentava na situac¸a˜o (a).
Figura 2: Situac¸o˜es analisadas no experimento
Apo´s a realizac¸a˜o das medic¸o˜es, calculou-se o Empuxo na situac¸a˜o (b). Primeiramente,
mediu-se o raio r e a altura h do cilindro de alumı´nio, obtendo-se os valores de r = 1.45cm
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e h = 7cm, que em seguida foram utilizados para calcular o volume do cilindro:
Vcilindro = A
2 · h = pi · r2 · h = pi · 1.452 · 7 = 4.62365× 10−5cm3
Em seguida, utilizou-se o volume do cilindro, que e´ igual ao volume de a´gua deslocado,
para calcular o empuxo:
E = ρH2O · g · VH2Odeslocado
E = 1000kg/m3 · 9.81m/s2 · 4.62365× 10−5cm3
E = 0.462N
6 Conclusa˜o
A partir deste experimento, foi poss´ıvel identificar a existeˆncia da forc¸a de empuxo.
E, analisando-se as medidas do comprimento da mola obtidas nas situac¸o˜es (a) e (b), foi
poss´ıvel perceber que essa forc¸a e´ realmente igual ao volume do l´ıquido deslocado, ja´ que,
na situac¸a˜o (b), o mesmo volume que estava submerso na a´gua foi preenchido com a´gua
no cilindro oco, e isso fez com que o comprimento da mola fosse o mesmo da situac¸a˜o (a),
na qual o cilindro na˜o estava submerso.
Ale´m disso, o experimento foi importante para relembrar alguns conceitos a respeito
de hidrosta´tica, conteu´do que ainda na˜o foi abordado nas aulas teo´ricas na disciplina de
F´ısica II.
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	Introdução
	Objetivos
	Fundamentação Teórica
	Material Utilizado
	Procedimento Experimental
	Conclusão