Relatório Densidade de sólidos imersos em fluidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS – 
UNIFAL-MG 
Instituto de Ciências Exatas 
Núcleo de Física 
 
 
 
Laboratório de Física II 
Química Licenciatura - 2018/1 
 
 	 
 
 
 
DENSIDADE DE SÓLIDOS IMERSOS EM FLUIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alfenas 
30 de Abril de 2018
 
 
I. Introdução e objetivos 
 
 O presente experimento tem como objetivo a determinação da densidade de sólidos que são mais densos que a água, habituando os alunos aos conceitos na prática de densidade, peso aparente, empuxo e o princípio que cerca o experimento (Princípio de Arquimedes), onde a densidade dos materiais dos sólidos são calculados a partir do valor deslocado do fluido ao qual está inserido. Ao utilizar-se a balança de dois pratos, deve-se tomar cuidado para que os pratos estejam realmente alinhados e a mesma esteja corretamente calibrada. Deve ser desconsiderado o alinhamento da altura dos pratos quando os pratos estão tortos e quando há interferência de fatores externos do ambiente. II. Teoria 
 
 A densidade, é representada pela relação da massa pelo volume (ρ=m/v) e sua grandeza é dada pelo SI como kg/m³. 
O princípio de Arquimedes afirma que: um corpo está parcial ou completamente imerso em um fluido, este exerce sobre o coorpo uma força de baixo para cima igual o peso do volume do fluido deslocado pelo corpo. 
Um corpo imerso na água parece na água parece possuir um peso menor que no ar. Quando o corpo possui densidade menor que o fluido, ele flutua.(SEARS E ZAMANSKY, 2003). O peso é dado pelo produto da massa do objeto pela aceleração gravitacional (P=m.g) 
A balança de dois pratos é um instrumento utilizado para medir a massa de objetos. É formada por dois pratos presos por uma barra e equidistantes entre si. Em um dos pratos é colocado um objeto, cujo peso é desconhecido, enquanto no outro prato, vai-se adicionando pesos conhecidos até que se estabeleça o equilíbrio. Tendo desta forma, o peso relativo do objeto que se deseja-se conhecer o peso. Observase o equilíbrio quando o ponteiro da balança indicar o ponto 0. 
Quando um objeto está totalmente imerso em um fluido, o empuxo se opõe à força peso do objeto, fazendo com que a força peso obtenha um valor menor que quando fora do fluido. O peso aparente é portanto, a medida do peso do objeto quando este se encontra totalmente imerso. Ou seja, sob ação do empuxo. 
A balança de dois pratos funciona como uma alavanca, com dois pratos equidistantes ao centro que estão presos na barra. Ela funciona a partir do equílibrio entre os pratos, onde de um lado coloca-se um objeto que se deve descobrir o peso, e do outro, objetos com massa conhecida para que desta forma, quando os pratos entrarem em equilíbrio (quando a resultante das forças e o momento resultante forem nulos), sabe-se o peso relativo do objeto. 
 
III. Metodologia experimental 
 
Primeiramente, zerou-se a balança e prendeu-se o objeto em um dos braços da balança de dois pratos com o auxílio de um fio de cobre adicionando areia ao outro prato até a balança atingir o ponto zero novamente. O procedimento foi repetido com os objetos imersos em um béquer que continha água e estava preso por uma garra em um suporte universal. Os procedimentos foram feiyos para três pequenos objetos: o de ferro, de alumínio e de cobre. Os objetos e a areia foram pesados para comparação, e analisados os dois casos paralelamente, onde os objetos estão sob ação do peso e empuxo praticamente nulo (objeto fora da água) e sob ação do empuxo na água. 
 
IV. Resultados e análise dos dados 
 
	OBJETO 
	m (g) 
	map (g) 
	d (g/cm³) 
	FERRO 
	0,65 
	0,58 
	9,3 ± (5,6) 
	ALUMÍNIO 
	0,84 
	0,54 
	2,8 ± (0,4) 
	COBRE 
	2,29 
	2,08 
	10,9 ± (2,2) 
 
 
Para determinar a densidade dos materiais utilizou-se: 
d = m± Δm . dL 
(m ± Δm -map ±Δmap ) 
 
E obteve-se: 
dferro = 9,3 ± (5,6) g/cm³ dalumínio= 2,8 ± (0,4) g/m³ dcobre = 10,9 ± (2,2)g/cm³ Sendo que os valores da literatura são: 
dferro = 7,87 g/cm³ dalumínio= 2,70 g/cm³ dcobre = 8,93 g/cm³ 
Com erro desconhecido para estes valores* 
 
V. Discussão 
Comparando as densidades obtidas através dos dois métodos foi possível perceber que os valores obtidos considerando o erro está dentro do valor da densidadeque se obtém na literatura, (sendo que a maior diferença foi na densidade do ferro). Isso pode ser explicado pela massa do objeto, que foi a menor a ser pesada. A balança provavelmente não possui grande exatidão para objetos tão leves e isso explica o grande valor do erro. 
 
VI. Conclusão 
O intervalo de medida da balança é de 0g até um dos pratos encostar na parte de baixo da balança. (Varia de acordo com a balança). A precisão do equipamento está relacionada a uma boa calibração do mesmo, e sua precisão é baixa para objetos pouco pesados. Um problema que interfere e sua precisão é sua exposição ao ambiente. 
A massa do objeto imerso em água teve um peso menor que a do objeto quando fora da água devido à força que se opõe à força peso quando o objeto está no fluido (o empuxo). Graças ao empuxo, a força peso é “amenizada”. 
Foi utilizado o método de dupla pesagem de borda a fim de provar-se com maior precisão o peso relativo do objeto. (Para confirmar-se) 
Os resultados bateram com os da literatura levando em consideração o intervalo de erro dos equipamentos. Quanto aos maiores erros obtidos, podem ser justificados pela falta de precisão da balança para objetos com pequena massa. 
 
Referências 
AFONSO, Júlio Carlos, MEDEIROS DA SILVA, Raquel; A EVOLUÇÃO DA BALANÇA ANALÍTICA; Quim. Nova, Vol. 27, No. 6,; publicado na web em 
17/06/04;A 
SEARS, Francis Weston; ZEMANSKY, Mark Waldo; YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. 10ª Edição. São Paulo .Editora Pearson Education, 2003 3- Rheinboldt, H.; A História da Balança, A Vida de J. J. Berzelius, Nova Stella Editorial e Ed. da Universidade de São Paulo: São Paulo, 1988. 
4- HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, c2009 vol 4; 
 
Apêndice 
Densidade do Ferro: 
 
d= 0,65 ± 0,02 __________ . 1 ± 0 
0,65 ± (0,02) - 0,58 ± (0,02) 
 
d= 0,65 ± 0,02 1 ± 0 
0,07 ± (0,04) 
 
d= 9,285 ± (5,6) d= 9,3 ± (5,6) g/cm³ 
 
Δp= 1 . (0,65 . 0,04 + 0,07 . 0,02) 
 (0,07)² 
 Δp= 5,6g 
 
Densidade do Aluminio 
 
d= 0,84 ± (0,02) .1 ± 0 
 0,84 ± 0,02 - 0,54 ± (0,02) 
 
d= 0,84 ± 0,02 .1 ± 0 
0,30 ± 0,04 
 
d= 2,8 ± (0,4) g/m³ 
 
Δp= 1 . (0,84 . 0,04 + 0,3 . 0,02) 
 (0,3)² 
 
 
Densidade do Cobre 
 
d= 2,29 ± (0,02) .1 2,29 ± (0,02) - 2,08 ± (0,02) 
 
d= 2,29 ± (0,02) 
0,21 ± 0,04 
 
d= 10,9 ± (2,2) g/cm³ 
 
Δp= 1 . (2,29 . 0,04 + 0,21 . 0,02) 
 (0,21)² 
 
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