Relatório Empuxo

Prévia do material em texto

Empuxo e Princípio de Arquimedes 
Allan Cássio do Carmo, Gustavo Názaro, Lorrane de Oliveira Ferreira, Raíssa Magalhães, 
Vinícius Barbalho 
IFMG – Instituto Federal de Minas Gerais 
Campus Governador Valadares – Avenida Minas Gerais, 5189 – Bairro Ouro Verde – Governador 
Valadares MG – CEP: 35057-760 
e-mail: allancassio.096@gmail.com 
 
Este relatório técnico científico consiste de um experimento realizado para a disciplina de 
Física II, no laboratório de química do Instituto Federal de Minas Gerais, Campus Governador 
Valadares. O mesmo, foi feito com o objetivo de colocar em prática os conhecimentos teóricos sobre 
o empuxo previamente aprendidos em sala de aula. No experimento, foi medida a intensidade da 
força sobre um corpo submerso (cilindro plástico) e verificado o Princípio de Arquimedes através da comparação entre os 
valores de empuxo e o que é previsto pela teoria. Após as medições e os cálculos pertinentes, pudemos observar o material com 
maior dilatação térmica, evidenciando a presença de alguns erros experimentais e erros decorrentes da imprecisão dos 
instrumentos utilizados na prática. 
 
Introdução 
O princípio de Arquimedes foi um dos 
referenciais para o estudo do comportamento dos 
fluidos. Fluido é uma substância que tem a 
capacidade de escoar. Quando um fluido é 
submetido a uma força tangencial, deforma-se de 
modo contínuo, ou seja, quando colocado em um 
recipiente qualquer, o fluido adquire o seu formato. 
Arquimedes (287a.C. - 212a.C.), filósofo, 
matemático, físico, engenheiro, inventor e 
astrônomo grego foi quem descobriu como calcular 
o empuxo. Nesse experimento vamos reconhecer a 
afirmação feita por ele: “todo corpo mergulhado em 
um fluido fica submetido à ação de uma força 
vertical, orientada de baixo para cima, denominada 
empuxo, de módulo igual ao peso do volume do 
fluido deslocado”. 
O cálculo do empuxo é dado através de duas 
equações: 
 
 
 
onde: 
= Empuxo (N) ; 
= Densidade do fluido (kg/m³) ; 
= Volume do fluido deslocado (m³) ; 
g= Aceleração da gravidade (m/s²) ; 
 
 
 
 
Procedimento experimental 
Os materiais utilizados para realização do 
experimento foram: 
 
 Água; 
 Béquer; 
 Dinamômetro de mola; 
 Balança de Precisão; 
 Paquímetro; 
 Calculadora científica; 
 Tripé com suporte e cilindro de plástico; 
 
Para calcular o empuxo sofrido pelo cilindro, 
fizemos dois testes. No primeiro, com a ajuda do 
dinamômetro, medimos seu peso real. Logo após, 
mergulhamos o cilindro em um recipiente com água, 
e novamente com a ajuda do dinamômetro, medimos 
seu peso aparente, conforme tabela abaixo: 
 
Tabela I: Peso medido através do dinamômetro. 
 
Medida Peso (N) 
1 0.620 
2 0.625 
3 0.620 
4 0.625 
5 0.620 
Média 0.622 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela II: Peso aparente (Cilindro mergulhado em água). 
 
Medida Peso (N) 
1 0.19 
2 0.19 
3 0.19 
[1] 
[2] 
4 0.19 
5 0.19 
Média 0.19 
 
 
Em seguida, utilizando-se do paquímetro, 
medimos a altura e o diâmetro do cilindro, afim de 
calcular pela equação do empuxo (equação 2), o 
empuxo sofrido pelo cilindro. As medidas foram as 
seguintes: 
 
Tabela III: Diâmetro do Cilindro. 
 
Medida Diâmetro(x10-3m) 
1 28.2 
2 28.1 
3 28.2 
4 28.2 
5 28.3 
Média 28.2 
 
Tabela IV: Altura do Cilindro. 
 
Medida Altura(x10-3m) 
1 72.25 
2 72.25 
3 72.26 
4 72.25 
5 72.27 
Média 72.26 
 
 
Resultados e discussão 
 
 Através da equação: 
 
 �⃗� = �⃗� 𝑟𝑒𝑎𝑙 − �⃗� 𝑎 [3] 
 
 Podemos calcular o empuxo sofrido pelo 
cilindro. Desta forma: 
 
�⃗� = 0,62 − 0,20 
�⃗� = 0,42 𝑁 
E com os dados da altura e diâmetro do 
paquímetro, podemos calcular também seu empuxo 
pela equação 2. Assim: 
𝑉 = 𝜋𝑅2ℎ [4] 
V = 4.513 x 10-5 m3 
 
 
Pela equação 2: 
�⃗� = 𝜌𝑓 . 𝑉𝑑 . 𝑔 
�⃗� = (103). (4,5x10−5) . (9,875) 
�⃗� = 0.444375 𝑁 
 
Conclusões 
Após feitas as medições e os cálculos pertinentes, 
pudemos observar que dentre os materiais 
experimentados, o latão se saiu como o de maior 
dilatação térmica, seguido do cobre e do aço. 
Com base na tabela II, podemos perceber que os 
valores medidos estão dentro da faixa que já fora 
testada por outros experimentos mais rigorosos. 
Com exceção do latão, que ficou um pouco acima do 
limite quanto à seu coeficiente de dilatação, tanto o 
aço quanto o cobre estão dentro dos intervalos já 
medidos. 
Os pequenos erros de medição, podem se dar 
pelo fato de que o laboratório fora constantemente 
aberto, o que pode ter alterado as condições de 
temperatura na realização do experimento. Além 
disso, o termômetro utilizado não era digital, o que 
pode provocar erros de paralaxe e prejudicar as 
medições. 
Referências Bibliográficas 
[1] Mecânica dos fluidos. Disponível em: < 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_do
s_fluidos >. Acesso em 02 de Julho de 2016. 
 
[2] Empuxo. Disponível em: < 
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/Es
taticaeHidrostatica/empuxo.php>. Acesso em 02 de 
Julho de 2016. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_do
s_fluidos 
 
[3] Paul A. Tipler, Gene Mosca, Física para e 
engenheiros, vol. 1-Mecânica , Oscilações e Ondas, 
Termodinâmica, 6a ed.