LABORATORIO 4 - EMPUXO E DENSIDADE

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UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL 
FENÔMENOS TÉRMICOS E ONDULATÓRIOS 
 
Emerson Barbosa 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO 4: EMPUXO E DENSIDADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAXIAS DO SUL 
2019 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Quando um corpo flutua em um fluido, o módulo da força de empuxo que age sobre 
o corpo é igual ao módulo da força gravitacional (representada por Fg) que o corpo 
está submetido. Esse sistema pode ser representado pela equação: 
Fe=mfg (1) 
em que ​mf ​é a massa do fluido deslocado pelo corpo e ​g ​a aceleração da gravidade. 
Quando o somatório das forças agindo sobre esse corpo for nula, afirma-se 
que esse objeto está em equilíbrio estático, ficando parado imerso no fluido. Já se 
um corpo flutua em um fluido, o módulo ​Fg ​da força gravitacional a que o corpo está 
submetido é igual ao peso ​mfg ​do fluido deslocado pelo corpo, isso significa que a 
equação mudará para: 
Fg=mfg 
O peso aparente dos objetos é o peso real sendo submetido sob a força de 
empuxo, ou seja, o objeto tende a ficar mais leve quando colocado em um fluido 
qualquer, por a força de empuxo anula a força peso deste corpo, esse fenômeno é 
representado pela equação: 
 
 (3) 
A pressão também é um fenômeno que influência no comportamento dos 
fluidos, uma vez que se amoldam aos contornos do recipiente porque não resistem a 
tensões de cisalhamento, mas são maleáveis quanto a forças perpendiculares 
exercidas sobre eles. A pressão de um corpo é definida pela equação: 
P= A
F (4) 
sendo F a força exercida sobre o corpo e a área que esse corpo possui. Já a 
densidade pode ser adquirida pela equação: 
p​=m/v (5) 
sendo m a massa do corpo e v o volume do mesmo. Porém esses objetos quando 
colocados em fluidos possuem a sua densidade relativa, que diretamente 
proporcional ao peso aparente dos mesmos. E essa densidade é definida pela razão 
entre a densidade do material e da densidade do fluido de referência. Sendo assim 
há uma relação de dependência entre a densidade do fluido e do volume deslocado 
pelo corpo. 
p​rel​=p/p​água (6) 
Nesta aula prática serão determinadas as densidades dos materiais e as 
forças de empuxo exercidas sobre eles (nylon, latão e alumínio), com base no 
Princípio de Arquimedes. Mostrando as densidades dos objetos, através de cálculos 
experimentais e teóricos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: 
No experimento foram usados três tipos de materiais diferentes, nylon, 
alumínio e latão, no qual foram medidas, com uma balança analítica, as massas de 
cada objeto para obter os seus pesos, com o paquímetro mediu-se as alturas e os 
diâmetros para retirar a área de cada objeto, utilizando a fórmula: 
A = π . r² (7) 
. Com esses dados extraídos, pôde-se calcular a densidade real de cada 
material, utilizando a equação 5 e a densidade relativa, levando em consideração 
que a densidade desse fluido, ou seja, a água é de 1 g/cm³. 
O fluido utilizado para a prática foi a água, colocada em um copo de Becker e 
utilizando medidores de força, foram retirados as medidas de força peso antes de 
emergir os objetos na água e após emfundalos e realizando a diferença entre as 
duas variáveis, adquirindo assim a força empuxo de cada material. Em uma proveta 
graduada foi analisado a quantidade de volume que subia de nível após emergir os 
objetos na água, para retirar os dados do volume de cada material realizando o 
cálculo experimental da densidade do material e da pressão da água e do ar em 
cima dos objetos, utilizando a fórmula 4. Durante essas etapas, foram retirados os 
dados conforme as tabela das peças e dados experimentais, juntamente com o 
resultado dos cálculos realizados, além de obter o cálculo do erro das forças de 
empuxo através da equação: 
(8) 
 
 
 
 
 
 
 
3 RESULTADOS: 
Tabela 1 – Dados das peças e cálculos 
Material L(mm) d(mm) m(g) V(cm³) p​(g/cm³) p​rel 
Alumínio 6,35 2,27 66,76 86 0,776 0,776 
Latão 6,35 2,22 207,95 85 2,446 2,446 
Nylon 5,96 2,4 31,62 88 0,359 0,359 
 
Tabela 2 – Dados experimentais e cálculos 
Material P​ar ​(N) P​água​(N) Fe​(exp)​(N) p​rel V(cm³) V(m³) Fe​(teo)​(N) E (%) 
Alumínio 0,6 0,32 0,28 2,142 0,028 0,028
x10​-3 
2,74x10​-4 89,7 
Latão 2,1 1,8 0,3 7,00 0,031 0,031 
x10​-3 
3,04x10​-4 40,7 
Nylon 0,2 0,04 0,16 1,25 0,016 0,016 
x10​-3 
1,56x10​-4 89,7 
 
Após a retirada dos dados apresentados na tabela 1 e 2, foi indagada as 
seguintes questões: 
1. A densidade de um mesmo material se altera ao alterarmos seu 
volume? Justifique. 
2. O empuxo depende da densidade do corpo imerso? Explique sua 
resposta com base nos dados da tabela 2. 
3. Calcule a diferença percentual dos dados obtidos: 
Tendo em vista que a densidade volumétrica do alumínio, nylon e latão são, 
respectivamente, 2,7 g/cm³, 1,19 g/cm³ e 8,4 a 8,7 g/cm³. 
 
 
4 CONCLUSÃO 
Após as considerações realizadas acima, obteve-se que a densidade do 
material se altera se alterado seu volume, isso ocorre porque, conforme a fórmula, a 
densidade é inversamente proporcional ao volume, sendo assim quanto maior o 
volume, menor é a densidade, já quanto menor o volume, maior é a densidade do 
objeto, considerando massas de mesmo valor. Sendo assim, constatou-se também 
que quanto maior a massa maior é a densidade, pois ela é diretamente proporcional 
a densidade do corpo. 
A força de empuxo não depende da densidade do corpo embaixo da agua 
depende da sua força peso e da densidade e volume do fluido, pode-se utilizar a 
densidade do corpo para saber se ele flutua ou afunda, caso o corpo seja mais 
denso que o fluido ele afunda, e se for menos denso flutua e se as duas densidades 
são iguais o corpo é mantido em equilíbrio. 
Os cálculos de erro obtidos conforme a tabela foi de 89,7% para o alumínio, 
40,7% para o latão e 89,7% para o nylon, esse erro exorbitante se deu pela falta de 
precisão que foi adquirida com os materiais e pela falha humana comparada aos 
cálculos teóricos, que obtém números mais precisos e mais fáceis de calcular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Oscilações. In__. ​Fundamento 
de física, volume 2: gravitação, ondas e termodinâmica. 10. ed. Rio de Janeiro: 
Ltc, 2016. 
 
ACADEMY, Khan. ​Empuxo. ​2019. Disponível em: 
<https://pt.khanacademy.org/science/physics/fluids/buoyant-force-and-archimede
s-principle/a/buoyant-force-and-archimedes-principle-article?utm_account=Grant
&utm_campaignname=AdWords_Brasil_DSA&gclid=EAIaIQobChMIl7uo3pO64gI
VjQ-RCh0D2wbLEAAYASAAEgLWm_D_BwE>. Acesso em: 26 maio 2019. 
 
ACADEMY, Khan. ​Densidade e pressão. ​2019. Disponível em: 
<https://pt.khanacademy.org/science/physics/fluids/buoyant-force-and-archimede
s-principle/a/buoyant-force-and-archimedes-principle-article?utm_account=Grant
&utm_campaignname=AdWords_Brasil_DSA&gclid=EAIaIQobChMIl7uo3pO64gI
VjQ-RCh0D2wbLEAAYASAAEgLWm_D_BwE>.Acesso em: 24 maio 2019.