relatório fisica 2

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Física II, 2 de Setembro de 2020 
Relatório do experimento “Pressão do Fluído e Fluxo”
Arthur Lopes Sousa, Carlos Eduardo F. Ferreira. George Henrique P. De Carvalho. Jefferson Brito Lopes, Jhepherson do Nascimento Santos, Sara Urbano da Silva.
Resumo – Este documento apresenta experimentos realizados pelo programa Phet Colorado, o tema abordado no decorrer do deste documento é relacionado á “Pressão do Fluído e Fluxo” onde foram realizados três experimentos nos quais podemos compreender de forma ilustrativa esse conteúdo de Física II. Através dos dados coletados pelo simulador chegaremos ao resultado esperado do relatório. Este 
Palavras-chave—Pressão, fluído, palavra3.
Introdução
Este relatório decorre sobre todo o conteúdo de física II “Pressão Do Fluído e Fluxo” onde realizamos um experimento que possui três etapas, com o principal objetivo mostrar a pressão atmosférica em determinados tipos de fluídos, e explicar o motivo de mudança de valor de pressão em determinadas massas especificas e em determinados pontos, onde cada etapa da simulação definiram pontos para medir a pressão e verificarmos se são iguais ou não. Os materiais ou massas especificas utilizadas foram água, gasolina e mel, a gravidade adotada pelo simulador é 9.81, pois estamos simulando casos reais. Com base nos dados e na fundamentação teórica podemos verificar e comprovar tudo que aconteceu durante a simulação.
FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA 
De forma matemática iremos mostrar como podemos calcular a pressão interna em um fluido. Devemos lembrar que um fluido é um conjunto de substâncias nas quais as forças de coesão interna entre seus constituintes são bastante pequenas.
Suponhamos que temos um fluido em equilíbrio. Nesse caso, para um fluido em equilíbrio, a soma das forças que agem sobre ele é igual a zero. Podemos observar a figura1 abaixo, onde temos um cubo de lado L.
Figura 1 – Cubo em equilíbrio no interior de um fluído.
De acordo com a figura, podemos concluir que as forças que atuam sobre ele são iguais a zero, isto é, somando F1 e F2 teremos como resultado um valor igual a zero.
Podemos ver também que em cada face do cubo de lado L atua uma pressão exercida pelo líquido. Chamaremos essa pressão de P. Desta forma, na face superior a pressão vale P1, e na face inferior vale P2. As pressões sobre o cubo são exercidas pelo líquido externo ao cubo e resultam em forças que estão dirigidas para dentro dele. Portanto, F1 aponta para baixo e F2 aponta para cima.
A força F1 exercida na face superior depende da pressão P1 e da área da face superior do cubo. Assim, temos:
 (1)
Analogamente, a pressão P2 exerce uma força total para cima igual a:
 (2)
Como o cubo está em equilíbrio, isto é, não sobe e nem desce, podemos escrever que:
 (3)
Ou podemos escrever:
 (4)
 
 
Nessa relação acima, temos que m.g é o peso do cubo e pode ser calculado a partir de sua densidade d = m/V e de seu volume V = L3:
Como
Substituindo em I, temos:
Esse resultado mostra que a diferença de pressão entre dois pontos dentro do líquido depende da densidade do líquido e da distância vertical entre eles, que nesse caso é L.
Se imaginarmos que a pressão na superfície do líquido é Po, poderemos escrever a pressão em qualquer profundidade h (L = h) como:
Perceba que h é a medida da profundidade em que estamos calculando a pressão, e que Po é a pressão na superfície do líquido, exercida por agentes externos como a atmosfera.
O Princípio de Pascal é o princípio físico elaborado pelo físico e matemático francês Blaise Pascal (1623-1662), que estabelece que a pressão aplicada num ponto de um fluido em repouso transmite-se integralmente a todos os pontos do fluido.
O princípio de pascal pode ser definido como a diferença de pressão como consequência da diferença na elevação de uma coluna de fluido. Sendo representado por:
{\displaystyle \Delta P=\rho g(\Delta h)\,}
Onde, usando o Sistema Internacional de unidades.
· ΔP é a pressão hidrostática (em pascal), ou a diferença de pressão entre dois pontos da coluna de fluido, devido ao peso do fluido;
· {\displaystyle \rho } é a densidade do fluido (em quilogramas por metro cúbico);
· {\displaystyle g} é aceleração da gravidade da Terra ao nível do mar (em metros por segundo ao quadrado);
· Δh é a altura do fluido acima (em metros), ou a diferença entre dois pontos da coluna de fluido.
Podendo, ainda, ser expressa como:
{\displaystyle P=P_{0}+\rho g\Delta h}
METODOLOGIA
Através do programa de simulação “Phet Colorado” foram realizados três experimentos sobre Pressão do Fluído e Fluxo. 
A primeira simulação foi do tanque, onde o objetivo era medir as pressões em diferentes níveis. A própria simulação já nos forneceu pressão, índice de massa especifica e a gravidade, a gravidade adotada foi 9,81, pois estávamos realizando simulações reais. 
1º passo: O tanque foi aliviado ou esvaziado, logo em seguida acionamos as linhas de grade e régua.
2º passo: medimos a pressão em alguns pontos com o tanque vazio.
Figura 2 –Valor medido da pressão com o tanque vazio.
 
3º passo: enchemos o taque com água e medimos a pressão em alguns pontos.
Figura 3 –Valor medido da pressão com o tanque cheio de água
.
4º passo: enchemos o tanque com gasolina e medimos a pressão em alguns pontos,
5º passo: enchemos o tanque com mel e medimos os mesmo pontos na qual medimos as outras massas especificas.
A segunda simulação foi a dos “Vasos comunicantes”, onde o objetivo era efetivar a Lei de Pascal e a Lei de Stevin. Onde tivemos que medir as pressões atmosféricas nos dois lados do tanque vazio, pela metade e cheio, isso em diferentes pontos(m).
1º passo: O tanque foi aliviado ou esvaziado.
2º passo: medimos a pressão em alguns pontos com o tanque vazio.
3º passo: enchemos o taque com água e medimos a pressão em alguns pontos. Só que dessa vez nos dois lados do tanque, onde possuíam formas geométricas diferentes.
Figura 4 –Valores medidos das pressões com o tanque cheio de água.
4º passo: enchemos o tanque com gasolina e medimos a pressão em alguns pontos, fazendo isso nos dois lados do tanque.
Figura 5 –Valores medidos das pressões com o tanque cheio de gasolina.
5º passo: enchemos o tanque com mel e medimos os mesmos pontos na qual medimos as outras massas especificas, foi realizada a medição da pressão atmosférica dos dois lados do tanque.
Figura 6 –Valores medidos das pressões com o tanque cheio de mel.
6º passo: foi realizada a medição nos dois lados do tanque com os diferentes tipos de massa especifica água, gasolina e mel. Só que dessa vez com o tanque pela metade.
Figura 6 –Valores medidos das pressões com o tanque pela metade de água.
A terceira simulação foi a do “Elevador de Pascal”, neste experimento o tanque possui dois lados e formas geométricas diferentes, outro ponto diferente dos outros é que esse tanque não possui lugar de esvaziar o tanque.
1º passo: foi medida a pressão no tanque em alguns pontos
2º passo: foi adicionamos 250 kg e verificamos quanto de elevação teve do fluxo de água.
2º passo: colocamos o restante dos pesos e com a régua podemos verificar o quanto a água elevou. 
3º passo: foi realizado com todas as massas especificas água, gasolina e mel.
Lembrando que a pressão foi medida antes de colocar os pesos. 
5º passo: foi coletado os valores do diâmetro do elevador para calcular a área,
6º passo: Todos os dados foram colocados no Excel para uso nos métodos e discussão do relatório.
Resultados, Discussões e/ou Questões.
Após medir as pressões colocamos todos os dados em tabelas, que se encontram a seguir:
TABELA 1. Medidas das pressões com o tanque vazio.
	Tanque vazio Água
	Pressão
	0 metros
	101.325 Kpa
	1 metro
	101.337 KPa
	2 metros
	101,349 Kpa
	3 metros
	101.361 Kpa
Podemos notar que mesmo com o tanque vazio a pressão não é igual nos mesmos pontos, ela é diferente, porém uma quantidade muito pequena de uma para outra.
TABELA 2. Medidas das pressões com o tanque cheio de Água
	Tanque cheio Água
	Pressão
	0 metros
	101.4 Kpa
	1 metro
	111.2 Kpa
	2 metros
	121.0 Kpa
	3 metros
	130.6 Kpa
Neste caso de tanque cheio com água já foi diferente dos valores encontrados com o tanque vazio, verificando os dados podemos analisar que a pressão muda de um ponto para outro com uma quantidade bem maior do que com o taque vazio. Esses resultados são explicados pelo fato da pressão ser a força ser exercida por unidade de área, ou seja, caso a força exercida pelo ar em um determinado ponto da superfície aumente teremos resultados diferentes. O que aconteceu é que em cada ponto a força exercida pelo ar aumentou e consequentemente a pressão também irá aumentar. 
TABELA 3. Medidas das pressões com o tanque cheio de Gasolina
	Tanque Cheio GASOLINA
	Pressão
	0 metros
	101.5 Kpa
	1 metro
	108.2 Kpa
	2 metros
	115.2 Kpa
	3 metros
	121.8 Kpa
Com o tanque cheio de gasolina podemos perceber que os resultados não são iguais ao do tanque cheio de água, isso é decorrente do fato da mudança da massa especifica, cada material possui uma densidade diferente. As pressões medidas com o tanque cheio de gasolina foram bem menores do que com o tanque cheio de água, isso que dizer que a densidade da água é maior que a densidade da gasolina.
TABELA 4. Medidas das pressões com o tanque cheio de Mel
	Tanque cheio Água
	Pressão
	0 metros
	101.5 Kpa
	1 metro
	115.7 Kpa
	2 metros
	128,6 KPa
	3 metros
	142.6 Kpa
Nessa tabela 3 podemos ver claramente que os valores das pressões aumentaram comparando com o tanque cheio de gasolina, e com tanque cheio de água. Esse aumento tem como razão principal a densidade da massa especifica utilizada, pois o mel possui uma densidade maior que a da água e da gasolina. Para comprovar isso a tabela a seguir mostra a densidade de cada material.
TABELA 5. Valores da densidade em g por cm³.
	
	
	Material
	Densidade
	Água
	0,997/ cm ³
	Gasolina
	0,7 g/ cm ³
	Mel
	1,44 g? cm³
A segunda simulação foi a dos “Vasos comunicantes”, onde o objetivo era efetivar a Lei de Pascal e a Lei de Stevin. Onde tivemos que medir as pressões atmosféricas nos dois lados do tanque vazio, pela metade e cheio, isso em diferentes pontos(m). 
Após medir as pressões colocamos todos os dados em tabelas, que se encontram a seguir:
TABELA 6. Tanque cheio de água.
	Tanque CHEIO ÁGUA
	Pressão 
	2 metros
	121.0 Kpa
	3 metros
	130,6 Kpa
TABELA 7. Tanque cheio de gasolina.
	Tanque CHEIO GASOLINA
	Pressão 
	2 metros
	115.1 Kpa
	3 metros
	121.8 Kpa
TABELA 8. Tanque cheio de mel.
	Tanque CHEIO MEL
	Pressão 
	2 metros
	129.2 Kpa
	3 metros
	142.9 Kpa
Foram medidos os dois lados do recipiente, onde encontramos os mesmos valores nos mesmos pontos, apesar da forma geométrica ser diferente em cada lado do tanque isso não influenciou no valor da pressão em pontos iguais. Já com pontos diferentes a pressão atmosférica muda, assim como todos os outros experimentos.
TABELA 9. Tanque pela metade de água.
	Tanque na METADE ÁGUA
	Pressão 
	2 metros
	106.7 Kpa
	3 metros
	118.4 Kpa
 
														
TABELA 10. Tanque pela metade de gasolina.
	Tanque na METADE GASOLINA
	Pressão 
	2 metros
	104.9 Kpa
	3 metros
	111.7 Kpa
TABELA 11. Tanque pela metade de mel,
	Tanque na METADE MEL
	Pressão 
	2 metros
	108.5 Kpa
	3 metros
	122.3 Kpa
Como já foi dito acima, mesmo que os dois lados do tanque sejam de diferentes formas geométricas isso não foi capaz de alterar a pressão atmosférica nos mesmos pontos, o que alterou de uma massa especifica para outra já foi explicado, que é referente à densidade de cada material.
Agora precisamos entender porque a geometria não influência na pressão nesse vazo comunicante. Essa é a dúvida a ser esclarecida.
Isso decorre pelo fato da pressão atmosférica ser diretamente relaciona à força da gravidade e à influência que essa executa sobre as moléculas gasosas que compõem a atmosfera. Assim, a pressão atmosférica sofre variações conforme as altitudes e as condições de temperatura do ar. Por esses motivos a geometria não influência na pressão no vazo, somente as condições de temperatura do ar.
A terceira simulação foi a do “Elevador de Pascal”, neste experimento o tanque possui dois lados e formas geométricas diferentes, outro ponto diferente dos outros é que esse tanque não possui lugar de esvaziar o tanque.
Após realizar os passos do experimento conseguimos os seguintes resultados demonstrados em tabelas.
TABELA 12. Tanque pela metade de água.
	Tanque na METADE ÁGUA
	Pressão 
	2 metros
	106.7 Kpa
	3 metros
	118.4 Kpa
TABELA 13. Tanque pela metade de gasolina.
	Tanque na METADE GASOLINA
	Pressão 
	2 metros
	104.9 Kpa
	3 metros
	111.7 Kpa
TABELA 14. Tanque pela metade de mel.
	Tanque na METADE MEL
	Pressão 
	2 metros
	108.5 Kpa
	3 metros
	122.3 Kpa
.
TABELA 15. Pressão atmosférica no tanque.
	Tanque
	Pressão
	3 metros
	123.3 Kpa
	Parte de fora
	101.331 Kpa
	Parte superior interna
	108.7 Kpa
.
TABELA 16. Elevação da água colocando os pesos.
	Água
	Adicionando 250 kg
	 elevação de 0,25cm
	
	Adicionando +250 kg
	elevação de 0,5cm
	
	Adicionando +500 kg
	elevação de 1 cm
	
	
	
	Gasolina
	Adicionando 250 kg
	Elevação de 0,4 cm
	
	Adicionando +250 kg
	Elevação de 0,8 cm
	
	Adicionando +500 kg
	Elevação de 1,2 cm
	
	
	
	Mel
	Adicionando 250 kg
	Elevação de 0,2 cm
	
	Adicionando +250 kg
	Elevação de 0,4 cm
	
	Adicionando +500 kg
	Elevação de 0,8 cm
	
	
	
Podemos perceber que é diferente a elevação do fluxo de água com cada componente, isso porque a massa especifica de cada um é diferente e o que faz isso acontecer também é que as densidades dos matérias são diferentes também. Por isso em alguns materiais por mais que o peso colocado seja o mesmo a elevação do fluxo de água foi diferente. A tabela abaixo mostra a densidade de cada componente.
TABELA 16. Densidade dos matériais.
	
	
	Material
	Densidade
	Água
	0,997/ cm ³
	Gasolina
	0,7 g/ cm ³
	Mel
	1,44 g? cm³
Considerações finais
Com base nos dados e na fundamentação teórica foi possível compreender o porque da pressão atmosférica mudar em alguns tipos de matérias e de pontos diferentes.
Através da fundamentação teórica utilizada e de alguns conceitos podemos perceber que a pressão atmosférica é o peso que o ar exerce sobre a superfície terrestre. A manifestação está totalmente relacionada à força da gravidade e à influência que essa executa sobre as moléculas gasosas que compõem a atmosfera. Assim, a pressão atmosférica sofre variações conforme as altitudes e as condições de temperatura do ar.
Sendo assim, quanto maior for a altitude de um dado relevo, isto é, quanto mais elevado ele estiver em relação ao nível do fluído, menor será a pressão atmosférica. Tudo isso acontece pelo fato da força da gravidade manter a maior parte do ar próxima à superfície. Tudo isso explica o fato de alguns dos materiais utilizados possuírem uma pressão atmosférica maior ou menor que os outros materiais, e outro fator que faz com que isso aconteça é a densidade de cada massa especifica.
Referências
MARQUES Domingos .Calculando a pressão em um corpo imerso em um fluido. 2019. https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculando-pressao-um-corpo-imerso-um-fluido.htm.. Acesso em: 16 de Setembro 2020.
MARQUES DA SILVA DOminiciano. Consequencias da Lei de Stevinmos. 2019. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/consequencias-lei-stevin.htm Acesso em: 16Setembrol. 2020.
PENA Rodolfo. . Pressão atmosférica. 2017. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/geografia/pressao-atmosferica.htm#:~:text=Quanto%20maior%20a%20altitude%20de,menor%20ser%C3%A1%20a%20press%C3%A3o%20atmosf%C3%A9rica.&text=Quando%20as%20temperaturas%20se%20elevam,denso%20e%20a%20press%C3%A3o%20diminui.. Acesso em: 16 Setembro. 2020.