FÍSICA EXPERIMENTAL1

Prévia do material em texto

FÍSICA EXPERIMENTAL 
 VASOS COMUNICANTES
Autor: Leonardo Teodoro
201402184425
Rio de Janeiro, 2014
1.Introdução
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. O físico matemático belga Joseph Antoine Ferdinard Plateau, foi quem primeiro estudou o fenômeno da capilaridade e tensão superficial em (força de adesão e coesão, 1873), o que era uma problema matemático da existência de uma superfície mínima com um dado contorno é denominado “Problema de Plateu”[1].
Vasos comunicantes, é um conjunto de dois ou mais vasos, que são postos em comunicação entre si de tal modo que um líquido que se deite num deles se distribui por todos os outros.Sendo assim, qualquer que seja a capacidade particular de cada um dos vasos ou a sua posição relativa, supondo-os abertos, as superfícies livres do líquido, nos vasos comunicantes, ficam situadas, em todos eles, ao mesmo nível. Levando isso em consideração, temos como objetivo nesse trabalho reproduzir o experimento de vasos comunicantes, comprovando essas ideias.
 Um exemplo comum é o uso de mangueira transparente com água em seu interior, utilizada por pedreiros na construção civil.Essa engenhoca usa os princípios da hidrostática, especificamente os vasos comunicantes, e serve para nivelar ou identificar se a obra está num mesmo plano horizontal. NO CASO DA ÁGUA, É COMO SE HOUVESSE UM FILME DE ÁGUA NA SUPERFICIE. / A ÁGUA TAMBÉM PODE SE ADERIR À OUTRAS MOLÉCULAS. ISSO PODE OCORRER GRAÇAS À SUA POLARIDADE.
Objetivo
Este experimento tem por finalidade demonstrar o funcionamento de um sistema denominado vasos comunicantes. Os líquidos dentro do tubo, são submetidos à mesma pressão tendo em vista que os seus níveis sempre é o mesmo e assim verificaremos a teoria.
Verificar a força de adesão exercida pela água sobre um papel parcialmente submerso.
Revisão bibliográfica	
Está colado no final
2.1. Teorema de Stevin
Através deste teorema podemos concluir que todos os pontos a uma mesma profundidade, em um fluido homogêneo (que tem sempre a mesma densidade) estão submetidos à mesma pressão.
"A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades dos pontos."[1]
Quando um fluido está em equilíbrio, ele não tende a escorregar. Dessa forma, as interações que ele mantém juntamente com outros objetos ou corpos são sempre normais às superfícies de contato. Cabe lembrar que os líquidos não puxam os objetos ou corpos com quem mantêm contato. Sendo assim, dizemos que a interação normal à superfície sempre acontece no sentido de que o líquido empurra a área de contato do corpo. Dessa forma, a pressão exercida por um fluido nas paredes de um recipiente qualquer é sempre uma grandeza positiva.
A fim de analisar como varia a pressão em um líquido na direção vertical, vamos considerar um cilindro que contém certa quantidade de líquido homogêneo, como mostra a figura 3.
Para a condição de equilíbrio do líquido na direção vertical, temos:
FB= FA+ Pliq    e   P=m.g
como V=A.h,temos:P= μ.A.h.g
Partindo desses princípios, podemos dizer que:
FB= FA+  μ .  A .  h .  g  
Para simplificar a equação, podemos dividi-la pela área da superfície do cilindro, assim temos:
pB= pA+  μ .  h .  g
Esse resultado, que fornece a diferença de pressão entre dois níveis no interior de um líquido, em presença de gravidade, isto é:
pB- pA= μ .  h .  g
É chamado de Teorema de Stevin ou Lei de Stevin em homenagem a Simon Stevin (1548-1620). Na equação acima, pA é a pressão exercida pelo ar atmosférico no local. [2]
Fluído do teorema de stevin. [3]
2.2. Força de Coesão
As moléculas de água estão unidas através das pontes de hidrogênio. Essa união entre as moléculas é chamada decoesão.
Coesão é a capacidade que uma substância tem de permanecer unida, resistindo à separação. Podemos observar essa coesão em uma gota de água sobre uma superfície, formando uma espécie de película resistente, pois as moléculas estão fortemente aderidas umas às outras.
Força de Coesão da Água.[4]
ATensão da Superficial é uma força de atração entre as moléculas permite que haja um fenômeno chamado de tensão superficial, que é pode ser verificado na superfície de separação entre dois fluidos não miscíveis. Mas ela depende na natura desses compostos e da temperatura do meio. No caso da água, é como se houvesse um filme de água na superfície, por isso alguns insetos conseguem pousar sobre a água sem afundar. A água possui uma tensão superficial maior que dos outros líquidos.
Tensão superficial. [5]
2.3. Adesão
Além das forças de coesão, a água também pode se aderir à outras moléculas. Isso pode ocorrer graças à sua polaridade. A água tende a atrair e ser atraída por outras moléculas polares. Essa atração entre as moléculas de água e outras moléculas polares é chamada de adesão.
As moléculas de água não se ligam com moléculas apolares, ou seja, não há adesão. Por isso ela não se distribui igualmente sobre uma superfície encerada, e forma gotículas separadas sobre elas, pois a cera é apolar.
A capilaridade é um fenômeno físico resultante das interações entre as forças de adesão e coesão da molécula de água. É graças a capilaridade que a água desliza através das paredes de tubos ou deslizar por entre poros de alguns materiais, como o algodão, por exemplo.
Quando se coloca um tubo de fino calibre em contato com água, o líquido tende a subir pelas paredes desse tubo, graças às forças de adesão e coesão. A adesão está relacionada com a afinidade entre o líquido e a superfície do tubo, pois há a formação de pontes de hidrogênio entre os dois. Graças à coesão das moléculas de água, também proporcionada pelas pontes de hidrogênio, elas mantêm-se unidas, e umas acabam arrastando as outras pela coluna, elevando o nível de água.
Esse fenômeno é muito utilizado pelas plantas no transporte de seiva bruta pelo xilema, da raiz até as folhas.[6]
Materiais
Tripé Universal cidepe
Vasos comunicantes cidepe
Becker(marca/modelo)
Papel toalha(marca/modelo)
Água potável
Vasos comunicantes cidepe.[7]
4. Metodologia
Procedimento Experimental
 Figura 2 – Vasos comunicantes em nível de 0.
 Figura 3 – Vasos Comunicantes em nível 10 para direita com um tubo fechado.
Figura 4 – Vasos Comunicantes em nível 10 para a esquerda com dois tubos fechados.
Para começar o experimento(vasos comunicantes), enchemos os vasos comunicantes com agua até o ponto indicado por uma linha vermelha onde se encontra o nível 0 em ambos os lados (Figura 2), 
Inclinamos os vasos comunicantes para direita agora no nível 10, sendo com o tubo da direita fechado o que se pode concluir que o mesmo sem a passagem de ar por um lado, os níveis de agua continuam os mesmos (Figura 3). 
Por último viramos os vasos comunicantes para esquerda com os dois tubos fechados no nível 10 (Figura 4), e percebe-se que mesmo sem a passagem de ar pelos tubos não se influencia no nivelamento da agua em ambos os lados, o nível continua o mesmo.
5. Resultado
	Quando vedamos apenas um tubo do sistema, ao inclina-lo, podemos notar que apesar do nível do tubo vedado se manter o mesmo, o nível do tubo do meio aumentou, enquanto o nível do tubo da outra extremidade diminuiu. Com os dois tubos das extremidades vedados, e posteriormente inclinando o sistema, podemos notar que o nível do líquido manteve-se o mesmo nos diferentes tubos. Logo, a pressão está diretamente ligada à altura do líquido.(experimento 1=vasos comunicantes)
Tabela 1 – 
	Tabela 1Intervalos
	 Lançamentos
	1°
	2°
	3°
	4°
	1º
	00625
	00592
	00592
	00586
	2º
	00702
	00673
	00668
	00657
	3º
	00658
	00608
	00611
	00602
	4º
	00737
	00718
	00715
	00700
	5º
	00419
	00415
	00421
	
Tabela 2 – lançamentos a 1°
	Tabela 2
	Intervalos
	 Lançamentos
	1°
	2°
	3°
	4°
	1º
	00843
	00485
	00403
	00352
	2º
	00246
	00493
	00407
	00355
	3º
	00398
	00338
	00304
	00285
	4º
	00538
	00419
	00365
	00325
	5º
	00414
	00348
	00316
	00290
6. Conclusão
 Esse experimento foi uma apenas comprovação da lei de Stevin e dos vasos comunicantes, onde a Pta exercida sobre o liquido define as alturas iguais, portante independente de sua inclinação, ou volume sua altura no final sera a mesma. As demais grandezas são constantes para uma situação desse tipo (pressão atmosférica, densidade e aceleração da gravidade).
 As caixas e reservatórios de água, são um exemplo disso, aproveitam-se desse princípio para receberem ou distribuírem água sem precisar de bombas para auxiliar esse deslocamento do líquido.
 Outro exemplo comum é o uso de mangueira transparente com água em seu interior, utilizada por pedreiros na construção civil
.
7. Referência bibliográfica
Disponivelem :http://www.cidepe.com.br/pt/produtos/fisica/trilho-de-ar-multicronometro-rolagem-2-sensores-e-unidade-de-fluxo-eq238f
http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/lei-de-stevin-teoria-e-aplicacoes.htm
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/vasos/vasos-comunicantes.php
 [1]Disponível em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/teoremadestevin.php
Acessado em: 8 de Novembro de 2014.
[2] Disponível em: http://www.mundoeducacao.com/fisica/teorema-stevin.htm
Acessado em: 8 de Novembro de 2014.
[3] Disponível em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/teoremadestevin.php
Acessado em: 8 de Novembro de 2014.
[4] Disponível em: http://www.infoescola.com/fisica/coesao-e-adesao-da-agua/
Acessado em: 8 de Novembro de 2014.
[5]Disponível em: http://www.infoescola.com/fisica/coesao-e-adesao-da-agua/
Acessado em: 8 de Novembro de 2014.
[6]Disponível em: http://www.infoescola.com/fisica/coesao-e-adesao-da-agua/
Acessado em: 8 de Novembro de 2014.
[7]Disponível em: http://www.mogiglass.com.br/shop/media/catalog/product/cache/1/thumbnail/bce02b795777808f2c1ef93d1cf0b261/P/A/PAINEL_C_VASOS_COMUNICANTES_E_INDICADORES_EQ048_.jpg
Acessado em: 8 de Novembro de 2014.
23/09/2014.
TEOREMA DE STEVIN
NUM LIQUIDO QUE ESTÁ EM UM RECIPIENTE, INTERLIGADO,CADA UM DELES COM FORMAS E CAPACIDADES DIVERSAS ,OBISERVAMOS QUE A ALTURA DO LÍQUIDO SERÁ IGUAL EM TODOS ELES DEPOIS DE ESTABELECIDO O EQUILÍBRIO
forças de Coesão: são forças moleculares de atração que fazem com que as moléculas do próprio líquido fiquem unidas;
Forças de adesão: É uma força atrativa que atua entre um líquido e a superfície de um sólido quando estes estão em contato direto.