Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CARLOS ALBERTO DOS SANTOS FERNANDES - 201903215341 Relatório Experimento: Princípio de Arquimedes SALVADOR - BA 2019 2 PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES (HIDROSTÁTICA – EMPUXO) Se um corpo denso, mergulhado em água, é pesado em uma balança demola, o peso aparente do corpo quando mergulhado (a leitura da escala) é menor do que o peso do corpo. Esta diferença existe porque a água exerce uma força paracima que equilibra parcialmente a força da gravidade.Esta força para cima é ainda mais evidente quando mergulhamos uma rolha. Quando completamente imersa, a rolha sofre uma força para cima, da pressão da água, que é maior do que a força da gravidade, de modo que, ao ser liberada, ela acelera para a superfície. A força exercida por um fluido sobre um corpo total ou parcialmente imerso nele é chamada de força de empuxo. Arquimedes (287-212 a.C.) recebeu a incumbência de determinar, de forma não destrutiva, se uma coroa feita para o rei Hieron II era de ouro puro ou tinha sido adulterada com algum metal mais barato, como a prata. Para Arquimedes, o problema era determinar se a massa específica da coroa, de forma irregular, era a mesma do ouro. Conta-se que ele encontrou a solução ao mergulhar em uma banheira. Este lampejo de compreensão precedeu as leis de Newton, que usamos para deduzir o princípio de Arquimedes, por cerca de 1 900 anos. O que Arquimedes descobriu foi uma maneira simples e precisa de comparar a massa específica doouro, usando uma balança. Ele colocou a balança acima de uma grande bacia, pendurou a coroa em um dos braços da balança e, no outro braço, pendurou uma pepita de ouro puro de mesma massa. Então, ele encheu a bacia de água - cobrindo a coroa e o ouro puro. A balança se inclinou, com a coroa se elevando. indicando que o empuxo sobre a coroa era maior do que o empuxosobre o ouro puro, porque o volume de água deslocado pela coroa era maior do que o deslocado pelo ouro puro. A cora era menos densa que o ouro puro. Para secalcular a intensidade da ação do empuxo existe uma pequena relação entre o empuxo e a densidade do líquido no qual o corpo está emerso. Veja: E=md.g (1) Md=𝜌.Vd (2) Onde md é a massa do líquido deslocado, Vd é o volume do líquidodeslocado e corresponde ao volume da parte do corpo que está mergulhada, e ρ (letra grega “rô”) é a massa específica do líquido. Substituindo (II) em (I) temos a equação para se calcular o empuxo: E=ρ.Vd.g 3 O fluido deslocado é o volume do fluido que caberia dentro da parte imersa no fluido, estando ele totalmente ou parcialmente imerso.Arquimedes formulou o seu princípio para a água, mas ele funciona para qualquer fluido, até mesmo para o ar. Quando um corpo mais denso que o líquido está totalmente imerso, percebemos que o seu peso é aparentemente menor do que no ar. Este peso aparente é a diferença entre o peso real e o empuxo. Paparente = Preal – E OBJETIVOS Identificar através dos dados obtidos no laboratório e com base nos estudos teóricos que a força de sustentação (empuxo) varia de líquido para líquido, por conta da sua massa específica. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Dinamômetro Béquer Água Cilindro maciço Pisseta PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Ao iniciarmos o experimento, primeiramente retiramos o cilindro maciço e após regulamos o dinamômetro para a posição “zero”, seguidamente penduramos o cilindro no dinamômetro e anotamos seu peso ao ar livre, o béquerfoi preenchido com água pura e o cilindro foisubmerso e anotando novamente seu peso através do dinamômetro, foi feito após o preenchimento de água no cilindro oco e foi feito uma nova medição sendo esta igual a primeira medição feita ao ar livre. Foi utilizada a fórmula da diferença entreo pesoreal eo empuxo com o corpo imersono fluido, para calcular o valor do empuxo. 4 Questionário Justifique a aparente diminuição ocorrida no peso do conjunto (cilindro maciço + recipiente transparente) ao colocar o cilindro maciço na água. R: Isto ocorre devido a ação do empuxo que atua na mesma direção que a força peso, porém com sentido contrário. Por que o peso marcado pelo dinamômetro retorna exatamente ao valor do cilindro maciço quando não estava imerso na água? R: 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. Colocando a água na parte oca faria o peso ficar igual como se estivesse sem o béquer com água. Se o volume do cilindro oco fosse consideravelmente maior que o do cilindro maciço o comportamento do dinamômetro seria igual ao da questão anterior? Explique. R: sim, pois mesmo com um cilindro maior o volume de deslocamento do liquido seria o mesmo. Determine o módulo da força que provocou a aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo, denominada empuxo E. 𝐸 = PCFL − PACDL>E=0,8-0,2 𝐸 = 0,6𝑁 Onde: PACDL = Peso aparente do corpo dentro do líquido = 0,2N PCFL = Peso aparente do corpo fora do líquido = 0,8N Justifique o motivo pelo qual usamos a expressão “aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo” e não “diminuição do peso do corpo”. R: Pois, na verdade não existe uma diminuição do peso, e sim uma nova força de sentido oposto. 5 CONCLUSÃO O experimento realizado e com o Princípio de Arquimedes,quando um corpo está totalmente submerso em um fluido, uma força de empuxo exercida pelo líquido age sobre o sistema e essa força é direcionada para cima.Sendo assim, tem-se a impressão que o peso do conjunto submerso diminui, sendo que o corpo continua com o mesmo peso e o que diminui é o peso aparente do conjunto. Ficou notóriotambém que tendo um corpo de massa x em soluções de densidades distintas o empuxo torna-se diferente, logo, a densidade influencia diretamente no empuxo e no peso aparente do objeto. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Paul A. Tipler; Gene Mosca, “Física para cientistas e engenheiros, vol.1” pp. 439- 441, 6ª Edição, 2006. FONTES http://www.infoescola.com/fisica/principio -de-arquimedes-empuxo/ ; http://brasilescola.uol.com.br/fisica/empuxo.htm. 7 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CARLOS ALBERTO DOS SANTOS FERNANDES - 201903215341 Relatório Experimento: Calorímetro SALVADOR - BA 2019 8 CALORÍMETRO O estudo do calo é um dos seguimentos da física, denominado termologia, que analisa as ocorrências e características do calor, ou seja, a transferência de calor. E essa transferência podeser atravésde convecção, radiação ou condução.Atermodinâmica investiga as relações de calor e as trocas realizadas com meio físico,além do trabalho, quando existe interação com meio externo. Estudando também, a variação da temperatura, da pressão e do volume que influenciam no sistema. O calor pode ser caracterizado como o fluxo de energia de um objeto para outro devido a uma diferença de temperatura, podendo sermedido através de termômetros, entre outros aparelhos medidores. Esse calor se dá através da energia térmica em movimento, ou seja, a energia cinética proveniente da movimentação dos átomos ou moléculas. Todomaterialousubstânciapossui diferentes capacidades de armazenamento de energia interna, portanto, cada material requer uma quantidade de calor para elevar a temperatura à uma determinada temperatura. E através da água, pôde ser determinar com maior facilidade, essa quantidade de calor, a partir deste calor, defini-lo para outros materiais. Por exemplo, uma grama de águarequer uma caloria de energia para que sua temperatura se eleve a um grau Celsius, conclui-se então, que a água possui capacidade térmica específica (calor específico) de O calor específico é definido como a quantidade de calor necessária para alterar a temperatura de uma unidade de massa da mesma em um grau. O calor específico é descrito como: Se há equilíbrio térmicode um sistema com duas substâncias ou materiais diferentes, pode se dizer que a variação de calor (energia) do sistema resultante é igual a zero. Obtido através da equação: 9 OBJETIVOS Este relatório consiste em estudar as propriedades de um calorímetro, utilizado para medir o calor envolvido na mudança de estado de um sistema. E através doexperimento, identificar as trocas de calor envolvidas no processo de calorimetria,conhecer o equivalente em água de um calorímetro através defórmulas, e por fim,determinar capacidade térmica mássica de corpos sólidos. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Balança Béquer Água Óleo Pisseta Bico de Bunsen Termômetro Calorímetro PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Ao iniciarmos o experimento, primeiramente faremos uso do EPI, com o béquer na balança será feito a tara na balança. Após será colocado 100ml de água no béquer através da pisseta. Será medido a massa da água no béquer com a balança. Feito isso o béquer será colocado no sistema de aquecimento e a água será aquecida aproximadamente 80ºc. A água será colocada no calorímetro e será verificado a temperatura no calorímetro. Após tudo feito o experimento será desmontado e feito todo o procedimento com o óleo. 10 Questionário Com os dados obtidos, determine a capacidadetérmica do calorímetro. A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípioda conservação de energia: Onde: C = capacidade térmica do calorímetro; m1 = massa de água; c = calor específico da água (1cal/g °C); T1= temperatura da água quente; Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; TC = temperatura no interior do calorímetro. Dados: Massa de água 100 ml = 100g Temperatura inicial ambiente calorímetro e água= 26ºc Temp. inicial água= 80ºc Temperatura de equilíbrio = 76,6ºc 𝐶 = 100.1(80 − 76,6) (76,6 − 26) = 6,7 cal/g °C 11 A capacidade térmica C do calorímetro pode ser determinada pelo princípio da conservação de energia: Onde: C = capacidade térmica do calorímetro; m1 = massa de óleo; c = calor específico do óleo(0,4 cal/g °C); T1= temperatura do óleo quente; Tf = temperatura final de equilíbrio sistema; TC = temperatura no interior do calorímetro. Dados: Massa de óleo 100 ml = 085,0g Temperatura inicial ambiente e calorímetro= 25ºc Temp. inicial óleo= 80ºc Temperatura de equilíbrio = 71,0ºc 𝑐 = 0,4(71 − 25) 085, (80 − 71) = 2,4 cal/g °C 12 Com os dados obtidos, calcule o calor específicodo óleo. Compare o valor obtido com valores decalor específico de óleos vegetais encontrados nainternet. Justifique eventuais diferenças. R: conforme consultas na internet, os óleos combustíveis e vegetais (soja e oliva) tem valores muito próximos de calor especifico sendo suas propriedades muito parecidas conforme site http://www.sucrana.com.br/tabelas/densidade-relativa.pdf. CONCLUSÃO Através do experimento realizado, verificamos que ocorreu troca de calor entre os dois corpos, ou seja, a água cedeu calor para o recipienteaté os dois atingirem o equilíbrio térmico (temperaturas iguais) Esse processo acontece porque os corpos sentem a necessidade de ceder e receber calor. Podemos concluir que o liquido perdeu calor para o recipiente onde foi realizado o experimento. 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Paul A. Tipler; Gene Mosca, “Física para cientistas e engenheiros, vol.1” pp. 439- 441, 6ª Edição, 2006. FONTES http://www.sucrana.com.br/tabelas/densidade-relativa.pdf http://www.infoescola.com/fisica http://brasilescola.uol.com.br/fisica/ 14 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CARLOS ALBERTO DOS SANTOS FERNANDES - 201903215341 Relatório Experimento: DILATÔMETRO SALVADOR - BA 2019 15 DILATÔMETRO No nosso estudo da termodinâmica podemos observarque quando o calor é transferido de um corpo para o outro, algumas transformações podem ocorrer, hojeiremos abordar o processo de dilatação térmica dos corpos.A dilatação térmica pode ser definida como o aumento do volume de um corpo que é ocasionado pelo aumento de sua temperatura, isso aumenta ograu de agitação de suasmoléculas e consequentemente a distância entre as mesmas. Adilatação ocorre de forma mais significativa nos gases, de forma intermediária noslíquidos e de forma menos explícita nos sólidos. No experimento, abordamos a dilatação num corpo sólido, mais precisamente numa haste linear de metal. OBJETIVOS Os objetivos do experimento realizadovisam verificar os conhecimentosteóricosestudados na física com resultados práticos, dando a oportunidadeaos estudantes de obterem um conhecimento mais complexo e sistemático sobre dilataçõestérmicas e de como calcular o coeficiente de dilataçãode um corposólido. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Corpo de prova de cobre Corpo de prova de latão Corpo de prova de aço Termômetro Relógio comparador Bico de Bunsen 16 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Posicionou-se o tubo metálico até que o mesmo entrasse em contato com o relógio comparador, regulando o parafuso situado no suporte. Logo após zerou -se o relógio comparador. Sabendo o comprimento inicial (L0) da barra.Conectaram-se então, A mangueira para que levasse a água evaporizada até o bastão, sendo o mesmo aquecido e assim fazendo as medidas possíveis. Questionário 25,1 0,61 98,6 73 Com os dados da tabela acima, determine o coeficiente de dilatação linear do corpo de prova, utilizando a equação abaixo. Pesquise na internet o valor do coeficiente de dilatação linear do cobre e compare com o valor encontrado. Justifique eventuais diferenças. 0,61=α.500.73->1,67.10-5 C-1 17 R: foi encontrado o valor aproximado, sendo essa aproximação somente a diferença de valores decimais. Refaça o experimento utilizando o corpo prova de latão. 0,69=α.500.73 ->1,8.10-5 C-1 Refaça o experimento utilizando o corpo de prova de aço. 0,79=α.500.23->6,8.10-5 C-1 Compare o coeficiente de dilatação do cobre com os do latão e do aço e tire conclusões. R: coeficiente do aço maior que o latão e este maior que do cobre. 25 0,61 98 73 25 0,99 99 74 26 0,87 103 77 26 0,75 103 77 Com base nos dados obtidos na realização dos experimentos, construa o gráfico variação do comprimento ΔL x Comprimento inicial L0. 18 Com base em suas medições e observações, verifique a validade da seguinte afirmação: “A variação no comprimento de um material, para uma mesma variação de temperatura, é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial.” R: A variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida édiretamente proporcional ao seu comprimento inicial e também depende domaterial que a constitui,ou seja, a afirmação acima é verdadeira. 0,75 0,75 0,75 0,75 0,87 0,87 0,87 0,87 0,99 0,99 0,99 0,99 0,61 0,61 0,61 0,61 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 gráfico variação do comprimento ΔL x Comprimento inicial L0. 300 350 400 500 19 CONCLUSÃO Com os dados coletados, realizadoas observações e gráficos elaborados, pude concluir que a dilatação linear é totalmente proporcional as suas variáveis (temperatura, coeficiente de dilatação linear e comprimento). Outros doispontosobservados é que quanto maior o coeficiente de dilatação, maior será a variação no comprimento do corpo de prova de acordo com o aumento de temperatura, esse seria o primeiro ponto observado e o segundo ponto seria a descoberta do tipo de material que é constituído o corpo de prova através do seu coeficiente de dilatação linear que nos resultou no valor de 1,6x10-5 °C-1 que se aproxima muito nas literaturas de física e Internet do coeficiente de dilatação do cobre que é de 1,7 x 10-5 °C-1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Paul A. Tipler; Gene Mosca, “Física para cientistas e engenheiros, vol.1”, 6ª Edição, 2006. FONTES http://www.infoescola.com/fisica http://brasilescola.uol.com.br/fisica/ 20 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CARLOS ALBERTO DOS SANTOS FERNANDES - 201903215341 Relatório Experimento: MOVIMENTO HARMÔNICOSIMPLES SALVADOR - BA 2019 21 MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES Movimento Harmônico Simples Quando um corpo oscila periodicamente em tornode uma posição de equilíbrio, descrevendo uma trajetória retilínea, pode -se dizer que este corpo efetua um movimento harmônico simples linear e esteocorre em razãoda açãode uma força restauradora. Sistema Massa-Mola no estudo feito do MHS utiliza-se como referência um sistema massa-mola, que pode ser visualizadona figura a seguir: O bloco em vermelho ligado a uma mola tendo como posição de equilíbrio dosistema a posição X o. 22 23 OBJETIVOS Através da realização do experimento poder compreender de forma prática o estudo sobre o movimento harmônico simples. Onde determina a amplitude, o período, a frequência e aconstante elástica da mola. Verificando o comportamento do período em relação à massa, a constante elástica da mola,da amplitude de oscilação e dafrequência. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Corpo de prova Tripé Mola Relógio PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Posicionou comprimindo o primeiro conjunto massa-mola sem amortecimento até 64,2mm, analisando o comportamento do primeiro conjunto de massa-mola sem amortecimento, analise o segundo e após analise o comportamento do terceiro conjunto de massa-mola com amortecimento e o último repetindo em todos o mesmo processo. Questionário Analisando os resultados observamos que a massa causa a deformação da mola, percebem os que quanto maior o peso, uma vez que o peso e a força elástica são iguais (P= Fel), maioré o tempo de oscilação (T). a oscilação varia também devido a constante elástica k. 24 CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Paul A. Tipler; Gene Mosca, “Física para cientistas e engenheiros, vol.1”, 6ª Edição, 2006. FONTES http://www.infoescola.com/fisica http://brasilescola.uol.com.br/fisica/ 25 GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CARLOS ALBERTO DOS SANTOS FERNANDES - 201903215341 Relatório Experimento: LEI DE SNELL-DESCARTES SALVADOR - BA 2019 26 REFLEXÃO DA LUZ Introdução A reflexão da luz é um fenômeno óptico que corresponde a incidência de luz numa superfície refletora, no qual retorna ao seu ponto de origem. Para exemplificar, podemos pensar no reflexo de um lago quando ocorre a incidência de luz solar, ou mesmo, no nosso reflexo no espelho. Dessa maneira, os raios incidentes de luz, são aqueles que atingem a superfície enquanto os raios refletidos, são aqueles que retomam ao meio de propagação. Assim, os ângulos que se formam são: ângulo de incidência, constituído entre o raio incidente e a reta normal, representado pela letra i; e o ângulo de reflexão, formado entre o raio refletido e a reta normal, representado pela letra r. Leis da reflexão 1ª lei: O raio de luz refletido e o raio de luz incidente, assim como a reta normal à superfície, pertencem ao mesmo plano, ou seja, são coplanares. 2ª Lei: O ângulo de reflexão (r) é sempre igual ao ângulo de incidência (i). REFRAÇÃO DE LUZ A refração da luz é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz sofre mudança do meio de propagação, ou seja, do meio de incidência para o meio de refração, onde há variação de velocidade da propagação. Lembre-se que a luz é uma forma de onda que se propaga em determinada velocidade e essa velocidade dependerá do meio no qual ela se propaga. Dessa maneira, considera-se a velocidade da luz no ar, diferente da água, de modo que quando passa de um meio para o outro, seja um copo de vidro com água, ocorre a refração, ou o desvio do feixe de luz. Leis da Refração da Luz 1° Lei: regida pelo enunciado “O raio incidente, o raio refratado e a normal, no ponto de incidência, estão contidos num mesmo plano”, ou seja, são coplanares. Em outros termos, o plano de incidência e o plano da luz refratada coincidem. 2° Lei: A Lei de Snell-Descartes é aquela em que se calcula o valor do desvio sofrido pela refração da luz. Postula que “Os senos dos ângulos de incidência e refracção são diretamente proporcionais às velocidades da onda nos respectivos meios”, representado pela expressão: na.senθa = nb.senθb 27 Objetivo Tivemos como objetivo mostrar os ângulos de reflexão e os ângulos de refração, para mostrar como cada um é diferente do outro, calcular os ângulos limites. Materiais Utilizados para 1 lanterna de laser; 1 perfil de espelho côncavo e convexo 1 perfil de espelho plano; Procedimento para o experimento Reflexão da Luz Colocamos sobre o disco o Espelho Ótico e igualamos a superfície plana do espelho formando um ângulo de 90° com a reta “Normal” do disco, ficando assim igual a reta sobre a outra reta do disco. Fizemos o movimento de girar o disco graduado e assim podemos notar o feixe de luz. Realizamos a medição dos ângulos de incidência e de reflexão e assim colocamos os valores observados na tabela abaixo. Tabela 1 – Ângulo de Incidência e reflexão Ângulo de Incidência Ângulo de Reflexão 0 0 15° 16 20° 21,5 30° 32 40° 43 50° 53,5 60° 64 70° 74 28 80° 83 90° 90 Procedimento para o experimento de Refração da Luz Para O procedimento de refração da luz o alinhamento da lente a linha denominada “Component” do disco graduado, sendo assim a reta “Normal” perpendicular à superfície plana. Ao ligar o projetor de lazer verificamos o comportamento da luz de acordo com a posição do disco em 0,15,20,30,40,50,60,70,80 e 90 graus. Assim anotamos os ângulos de refração e cálculos encontrados na tabela abaixo. Usamos a formula θi θ Refração senθi Senθrefração 0 0 0 0 15° 10° 0,25 0,18 20° 14° 0,34 0,24 30° 19° 0,5 0,32 40° 25° 0,64 0,42 50° 30,5° 0,77 0,51 60° 35° 0,87 0,57 70° 39° 0,93 0,63 80° 42,5° 0,99 0,68 90° 90° 1 1 A partir deste resultado podemos identificar a densidade do material utilizado no experimento, e de acordo com a fórmula para o cálculo da densidade precisam os do valor do seno de cada ângulo obtido no experimento. Mas como os dados foram obtidos apenas pela leitura “a olho nu linear para minimizar o erro proveniente da leitura, e para tanto, seno de (incidência) e seno de (refração) serão dispostos no plano cartesiano (x, y) respectivamente. 29 L= ângulo critico = 43° Conclusão: Ao término desse trabalho puderam-se constatar na prática os diversos fenômenosda ótica geométrica, inclusive comparando elementos e informações da teoria com efeitos práticos observados nas experiências. Conclui -se que a luz ao passar de um meio a outro sofre diversas mudanças, dentre elas a sua direção e o seu ângulo. Ao ser realizado um experimento percebe-se que ocorre reflexão para todo e qualquer ângulo de incidência, após 43° de ângulo a refração não podia m ais ser visto e a teoria nos informa claramente que es se fenômeno se dá devido ao ângulo de reflexão exceder o ângulo limite, a partir de 43 ° ocorre reflexão interna total, neste caso o ângulo de refração tende a 90°, visualmente foi visto que o raio refletido se manteve com intensidade constante, já o refratado diminuiu gradativamente com o aumento do ângulo de incidência . Com base nos resultados foi calculado o índice de refração do acrílico que deu 0,8851. Dentre esses e outros fenômenos essa prática pode fornecer um a dimensão ampla das leis da ótica geométrica. y = 0,781x - 0,036 R² = 0,885 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 SE N I N C ID EC IA SEN REFRAÇÃO GRÁFICO DA REFRAÇÃO DA LUZ Sen O ref Linear (Sen O ref) Linear (Sen O ref) 30 Referências Bibliográficas www.sofisica.com.br HALLIDAY, David. RESNICK, Robert. WALKER, Jearl Fundamentos da Física I FUKE, CARLOS, KAZUHITO. Os Alicerces da Física, Editora Saraiva, 2007.
Compartilhar