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Automação Industrial Modular - 2M - AI l e ll Densidade Densidade - A densidade é uma grandeza física que mede a concentração de matéria de um corpo em um dado volume. Observe nas figuras a seguir cubos com massas iguais formados por diferentes materiais: Embora a massa dos três cubos seja a mesma, eles ocupam volumes diferentes, pois a concentração dessa massa é diferente para esses materiais. O ferro é o que ocupa o menor volume, enquanto o magnésio ocupa o maior. Isso acontece porque a densidade do ferro é maior, ou seja, sua concentração de massa por unidade de volume é maior. Densidade A Densidade é obtida pela razão entre a massa e o volume do corpo e é medida em kg/m3 no Sistema Internacional de Unidades (SI). A densidade de um corpo é inversamente proporcional ao seu volume, ou seja, quanto maior o volume, menor a densidade. Fórmula da densidade: Onde: d = densidade medida em kg/m3, g/cm3 ou g/mL m = massa medida em kg ou g v = volume medido em m3, cm3 ou mL A densidade depende do tipo de material, do estado físico em que ele se encontra e das condições de temperatura e pressão do ambiente. d = m/v Densidade A densidade é a propriedade que determina se um corpo irá flutuar ou afundar em um líquido. Se o material for menos denso que o líquido, ele irá flutuar, mas caso ele tenha maior densidade que o líquido, ele irá afundar - Densidade relativa é a relação entre a densidade da substância em causa e a densidade da água a 4 °C É uma grandeza adimensional, devido ao quociente. Quando se diz que um corpo tem uma densidade de 5, quer dizer que tem uma densidade 5 vezes superior à da água (no caso dos sólidos e líquidos). Diferença entre densidade e massa específica. A massa específica, embora definida de forma análoga à densidade, contudo para um material e não um objeto, é propriedade de uma substância, e não de um objeto. Supõe-se pois que o material seja homogêneo e isotrópico ao longo de todo o volume considerado para o cálculo, e que seja maciço. Densidade Um objeto oco pode ter densidade muito diferente da massa específica do material que o compõe, a exemplo os navios. - Embora a massa específica do aço seja maior que a massa específica da água, a densidade de um navio - assumido uma estrutura "fechada", é certamente menor do que a da água. Densidade Isso significa que quando um corpo é composto por apenas uma substância, sua densidade é dada pela sua massa específica. Porém, quando o corpo é heterogêneo, será preciso calcular sua densidade com a razão da massa pelo volume. Massa específica – em kg/m3 Área das figuras planas Volume dos Sólidos Exemplo 1 - Calcular a massa (Peso ) de uma chapa de aço ( massa específica igual a 7,85 Kg/dm3) de dimensões : - Espessura # 25 mm, comprimento 1,5 metros e largura igual a 450 mm Solução : - Primeiro devemos converter as medidas para uma mesma unidade , no caso a mais conveniente é o decímetro (dm), logo: Espessura - 25 mm => 25 / 100 = 0,25 dm Comprimento - 1,5 m => 1,5 x 10 = 15 dm Largura - 450 mm => 450/ 100 = 4,5 dm Calculo do volume da chapa: Volume = área x altura , onde a área é igual a área do retângulo A= Lado x lado e a altura é a espessura da chapa, temos então: V = ( 15 x 4,5) x 0,25 => v= 16,88 dm3c Calculo da massa da chapa : Pela formula da densidade temos => d = m/v , logo m= d x v , então : m = 16,88 x 7,85 = 132,47 Kg Calcular a massa (Peso ) de uma chapa de aço ( massa específica igual a 7,85 Kg/dm3) de dimensões : Espessura # 16 mm, comprimento 2,5 metros e largura igual a 850 cm. Solução : - Primeiro devemos converter as medidas para uma mesma unidade , no caso a mais conveniente é o decímetro (dm), logo: Espessura - 16 mm => 16 / 100 = 0,16 dm Comprimento - 2,5 m => 2,5 x 10 = 25 dm Largura - 850 mm => 850/ 10 = 85 dm Calculo do volume da chapa: Volume = área x altura , onde a área é igual a área do retângulo A= Lado x lado e a altura é a espessura da chapa, temos então: V = ( 25 x 85) x 0,16 => v = 340,0 dm3 Calculo da massa da chapa : Pela formula da densidade temos => d = m/v , logo m = d x v , então : m = 340,0 x 7,85 = 2669,00 Kg Exercício 1 Calcular a massa de um Bloco de Alumínio fundido ( Pesquisar massa específica na tabela Kg/dm3 ) de dimensões : Espessura # 200 mm, comprimento 450 mm e largura igual a 300 cm. Solução : - Primeiro devemos converter as medidas para uma mesma unidade , no caso a mais conveniente é o decímetro (dm), logo: Espessura - 200 mm => 200 / 100 = 2,00 dm Comprimento - 450 mm => 450 / 100 = 4,50 dm Largura - 300 cm => 300 / 10 = 30,00dm Calculo do volume da Bloco: Volume = área x altura , onde a área é igual a área do retângulo A= Lado x lado e a altura é a espessura do bloco temos então: V = ( 30 x 4,5) x 2 => v = 270 dm3 Calculo da massa da chapa : Pela formula da densidade temos => d = m/v , logo m= d x v , então : m = 270 x 2,73 = 737,1 Kg Exercício 2 Calcular a massa (Peso ) de Barra cilíndrica de Bronze Fundido Pesquisar massa específica na tabela) de dimensões : - Diâmetro igual a 5”( 5 polegadas, onde 1” = 25,4mm ) e comprimento de 800mm. Solução : - Primeiro devemos converter as medidas para uma mesma unidade , no caso a mais conveniente é o decímetro (dm), logo: Diâmetro - 5” => ( 5”x 25,4 ) / 100 = 1,27 dm Comprimento - 800mm => 800 /100 = 8,00 dm Calculo do volume da barra cilíndrica: Volume = área x altura , onde a área é igual a área do cilindro => A = (Pi x d 2 ) / 4 , e altura é o comprimento da barra, temos então: V = (( 3,14 x 1,27 2) /4 )x 8,00 => v = 10,13 dm 3 Calculo da massa da barra : Pela formula da densidade temos => d = m/v , logo m= d x v , então : m = 10,13 x 8,9 = 90,15 Kg Exercício 3 Bibliografia. 1. Provenza, Eng. Francisco; Projetista de maquinas ; Editora Protec, 1984. 2. Silva, Antonio Carlos da ; Mecânica: Princípios de Desenho Técnico, CAD e Metrologia / Antonio Carlos da Silva, Antonio José de Souza, Gerson Guedin Junior...et al. - São Paulo: Fundação Padre Anchieta, 2013 (Coleção Habilitação Técnica, 6) 3.
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