A comprovação experimental do Empuxo

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INSTITUTO FEDERAL GOIANO – CAMPUS RIO VERDE
BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
Brunna Martins Andrade
Daniel Filho Rodrigues de Morais 
Evilla Moreira dos Santos
Kássia Oliveira Menezes
Lara Celestino Lorenti
Nathallya Teodoro dos Santos Vieira
RELATÓRIO FINAL DE EXPERIMENTO
RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL 2
A COMPROVAÇÃO EXPERIMENTAL DO EMPUXO
RIO VERDE – GO
AGOSTO, 2019.
RESUMO
Neste trabalho apresentaremos sobre o empuxo, uma força vertical, um sentido para cima, que um corpo atua submerso em um fluido, essa força é conhecida como o Princípio de Arquimedes que pode ser entendido através das Leis de Newton. Observaremos com um experimento feito em sala, como a força atuará, medindo sua força aparente comparado com o peso real do mesmo corpo, sendo assim iremos obter uma conclusão diante do que aprendemos sobre o empuxo com o porque da diferença do peso deslocado. E podendo ser exemplificado ao pegar uma pessoa no colo dentro ou fora de uma piscina.
Sumário
1.	INTRODUÇÃO	4
2.	MATERIAIS E MÉTODOS:	6
3.	RESULTADOS E DISCUSSÕES:	7
4.	CONCLUSÃO	8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS:	9
1. INTRODUÇÃO 
Se um corpo, mergulhado em água, é pesado em uma balança de mola, o peso aparente do corpo quando mergulhado é menor do que o peso do corpo. Esta diferença existe porque a somatória das forças (da agua e da gravidade) se anulam, logo, . Esta força pra cima é ainda mais evidente quando mergulhamos uma bola. Quando completamente imersa, a bola sofre uma força para cima, devido à pressão da água que é maior do que a força da gravidade. A força resultante exercida por um fluído sobre um corpo total ou parcialmente imerso nele é chamada de força de empuxo. Como tem sentido oposto à força peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina (TIPLER; MOSCA, 2010).
“Um corpo total ou parcialmente mergulhado em um fluido sofre um impulso de baixo para cima igual ao peso do fluido por ele deslocado.”
Este conceito é conhecido como Principio de Arquimedes que pode ser deduzido através das Leis Newton que são:
 
1ª Lei de Newton: Um corpo em repouso ou em movimento retilíneo uniforme permanecerá nesse estado, se a resultante das forças que nele atuam for nula.
2ª Lei de Newton: A taxa de variação temporal da quantidade de movimento de um corpo é igual à força resultante nele exercida, e tem a direção dessa força.
3ª Lei de Newton: Para cada ação existe uma reação igual e oposta; i.e, as forças resultantes da interação entre dois corpos são iguais e simétricas, cada uma delas aplicada a um dos corpos.
Sua escrita matemática é definida como: 
 (Equação 1)
Onde, 
E= Força que age sobre o corpo submerso em um fluído (empuxo).
p= densidade do fluído.
g= aceleração da gravidade
V= volume do fluído deslocado pelo objeto
Quando um corpo mais denso que um liquido é totalmente ou parcialmente imerso nesse liquido, observasse que o valor do seu peso, dentro desse liquido, é aparentemente menor do que no ar. A diferença entre o valor do seu peso real e do peso aparente corresponde ao empuxo exercido pelo liquido:
 (Equação 2)
Onde: 
E= empuxo
Pr= Peso real
Pa= Peso aparente
A Figura 1 mostra uma estudante em uma piscina, com um saco plástico de massa desprezível cheio d’água. A garota observa que o saco e a água nele contida estão em equilíbrio estático, ou seja, não tendem a subir nem a descer. A força gravitacional para baixo g a que a água contida no saco está submetida é equilibrada por uma força para cima exercida pela água que está do lado de fora do saco (Halliday; Resnick; Walker, 2014)
Figura 1: Um saco plástico, de massa desprezível, cheio d’água, em equilíbrio estático em uma piscina. A força gravitacional experimentada pelo saco é equilibrada por uma força para cima exercida pela água que o cerca.
Fonte: Fundamentos de Física – Gravitação, ondas e termodinâmica (2014)
A força para cima, que recebe o nome de força de empuxo e é representada pelo símbolo E, se deve ao fato de que a pressão da água que envolve o saco aumenta com a profundidade.
Destinado ao estudo dos conceitos de empuxo, as fórmulas apresentadas foram utilizadas no experimento para obter-se a comprovação da força denominada empuxo. 
2. MATERIAIS E MÉTODOS:
Na realização deste experimento, foram dispostos os seguintes materiais e equipamentos: um sistema de sustentação; um cilindro de Arquimedes com recipiente e êmbolo; um dinamômetro de 2N; uma seringa de 20ml (sem agulha); um copo de becker com 250ml de água (Figura 2). 
Figura 2: Equipamento montado. 
Fonte: Própria autoria. 
Para o início das atividades, já com o tripé nivelado acoplado à haste principal e a mesa de suporte Arete (componentes do sistema de sustentação), foi encaixado o dinamômetro em sentido vertical no alto do equipamento (Figura 3). Logo em seguida, foi verificado a altura do dinamômetro e a localização correta do becker para a pesagem do êmbolo dentro e fora da água.
Figura 3: Realização do Experimento.
Fonte: Própria autoria.
Após as pesagens já listadas do conjunto (êmbolo e cilindro), foi verificado o volume do êmbolo a partir do preenchimento do cilindro de Arquimedes com a ajuda da seringa. Esta, por comportar 20ml, foi necessário que repetisse o processo por duas vezes (em sua capacidade total) e uma vez contendo 3ml (15% de sua totalidade).
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES:
Através do experimento, foi obtido o valor do empuxo por dois métodos diferentes e no final foram comparando os dois resultados. Usando alguns valores adquiridos durante o processo e outros já conhecidos.
O primeiro método um foi o seguinte: . Onde:
	
	Empuxo
	
	Densidade do liquido
	
	Volume do liquido deslocado
	
	Gravidade
O segundo: . Onde:
	
	Empuxo
	
	Peso Real
	
	Peso Aparente 
Os valores para o cálculo são:
	
	1000 Kg/
	
	0,000043 l/
	
	9,8 m/
	
	0,8 N
	
	0,4 N
Calculando pelo método um (equação 1), temos:
Fazendo o cálculo agora pelo método dois (equação 2), temos:
Foi constatada uma diferença de 0,0214 (5,08%) nos valores do empuxo obtidos pelas duas equações. Isso provém da falta de precisão do dinamômetro utilizado para descobrir o e o .
4. CONCLUSÃO
Através da discussão e observação do fenômeno explicitado nesta atividade experimental, foi possível comprovar o princípio de Arquimedes onde salienta que ao mergulhar um corpo em qualquer fluído, passa a atuar sobre esse corpo uma força de empuxo, proveniente do fluído em questão, em sentido vertical e para cima, que por atuar em sentido contrário ao da gravidade acaba dando a impressão de que o corpo, enquanto submerso, esteja mais leve. Conseguinte, também permitiu uma melhor assimilação e fixação de fatores importantes para a compreensão do assunto. Em ressalva, mesmo obtendo resultados muito próximos do esperado, os cálculos não foram cem por cento precisos, fato que está correlacionado à impossibilidade prática do controle de variáveis externas, como a instabilidade do dinamômetro pendurado na haste e pequenas imprecisões quanto à quantidade exata de água e coleta de dados. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS:
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert, WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC,2016.
TIPLER, Paul Allen; MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC,2016.
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