Relatório Física Experimental - PRINCIPIO DE ARQUIMEDES E DENSIMETRIA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRARIAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMETOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL BÁSICA 
PRÁTICA 6: PRINCIPIO DE ARQUIMEDES E DENSIMETRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bárbara Alves Chagas – 422217 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 de outubro de 2018, 08:00 – 11:00 
 Fortaleza – Ceará 
OBJETIVOS: 
• Determinar a densidade de sólidos e líquidos; 
• Verificar experimentalmente o princípio de Arquimedes; 
• Determinar o empuxo; 
• Verificar a condição para que um sólido flutue em um líquido; 
 
MATERIAL: 
• Dinamômetro graduado em N; 
• Corpos sólidos (plástico, alumínio, ferro, parafina, madeira); 
• Garrafa plástica com tampa; 
• Béquer de 140 mL; 
• Proveta de 100 mL; 
 
 
PROCEDIMENTO 
 1. Utilizando o dinamômetro fornecido, pesamos a garrafa plástica, com a tampa, 
vazia. Anotamos o peso em N e calculamos sua massa em gramas. (g = 9,81 m/s2) 
Peso em N = 0,1 N 
m = 
𝑝
𝑔
 → 
0,1
9,81
 = 0,01019 kg x 1000 = 10,19 g 
 
2. Medimos em uma proveta 100 mL de água e colocamos na garrafa de plástico, 
tampamos e, com o dinamômetro, pesamos. Em seguida, determinamos sua massa 
específica e anotamos. 
1,06 N – 0,1 N = 0,96 N 
m = 
𝑝
𝑔
 → 
0,96
9,81
 = 0,09786 kg x 1000 = 97,86 g 
 
3. Medimos em uma proveta 100 mL de álcool, colocamos na garrafa, tampamos 
e, com o dinamômetro, pesamos. Em seguida, determinamos sua massa específica e 
anotamos. 
0,94 N – 0,1 N = 0,84 N 
m = 
𝑝
𝑔
 → 
0,84
9,81
 = 0,08563 kg x 1000 = 85,63 g 
 
4. Determinamos o volume de cada amostra mergulhando-as em uma proveta 
graduada contendo água. Após determinarmos o volume, pesamos e calculamos a massa, 
em gramas, e determinamos a massa específica de cada amostra. 
AMOSTRA PESO MASSA VOLUME 
MASSA 
ESPECÍFICA 
Água 0,96 N 97,86 g 100 cm³ 0,9786 g/cm³ 
Álcool 0,84 N 85,63 g 100 cm³ 0,8563 g/cm³ 
Alumínio 0,52 N 53,01 g 20 cm³ 2,6505 g/cm³ 
Plástico 0,22 N 22,43 g 21 cm³ 1,0681 g/cm³ 
Ferro 1,14 N 116,21 g 15 cm³ 7,7473 g/cm³ 
Madeira 0,12 N 1,22 g 26 cm³ 0,0469 g/cm³ 
Parafina 0,20 N 20,39 g 24 cm³ 0,8496 g/cm³ 
 
5. Colocamos água no béquer e verificamos quais amostras flutuaram na água. 
Logo depois, repetimos essa etapa usando o álcool no lugar da água e verificamos quais 
amostras flutuaram no álcool. 
AMOSTRA 
FLUTUA NA 
ÁGUA? 
FLUTUA NO 
ÁLCOOL? 
ρamostra é 
menor do que 
ρágua? 
ρamostra é 
menor do que 
ρálcool? 
Alumínio Não Não Não Não 
Plástico Não Não Não Não 
Ferro Não Não Não Não 
Madeira Sim Sim Sim Não 
Parafina Sim Não Sim Sim 
 
6. Colocamos 60 mL de água na proveta de determinamos o peso aparente das 
amostras de alumínio, plástico e ferro, pesando-as totalmente mergulhadas na água, 
repetimos o procedimento usando o álcool. 
AMOSTRA PESO APARENTE NA ÁGUA PESO APARENTE NO ÁLCOOL 
Alumínio 0,30 N 0,34 N 
Plástico 0,02 N 0,04 N 
Ferro 0,98 N 0,94 N 
 
7. Determinamos o empuxo multiplicando a densidade, de cada líquido, pelo 
volume (dados obtidos na parte 4) e pela aceleração gravitacional (g = 9,81 m/s2). 
Também determinamos o empuxo pela diferença entre o peso real e o peso aparente 
quando o corpo está imerso em um líquido e anotamos. 
EMPUXO NA ÁGUA 
AMOSTRA Alumínio Plástico Ferro 
VOLUME (m³) 0,20x10−4 m³ 0,21x10−4 m³ 0,15x10−4 m³ 
EMPUXO (N) 
ρLÍQUIDO (kg/m³) x volume (m³) x g (m/s²) 
0,19 N 0,20 N 0,14 N 
EMPUXO (N) (peso real) – (peso aparente) 0,22 N 0,20 N 0,16 N 
 
EMPUXO NA ÁLCOOL 
AMOSTRA Alumínio Plástico Ferro 
VOLUME (m³) 0,20x10−4 m³ 0,21x10−4 m³ 0,15x10−4 m³ 
EMPUXO (N) 
ρLÍQUIDO (kg/m³) x volume (m³) x g (m/s²) 
0,16 N 0,17 N 0,13 N 
EMPUXO (N) (peso real) – (peso aparente) 0,18 N 0,18 N 0,20 N 
 
 
 
QUESTIONÁRIO 
1. Baseado nos dados experimentais obtidos, qual a massa, em gramas, de: 
a) 1 m³ de água 
1 m³ → 1x106 cm³ 
𝑚 = 𝜌 . 𝑣 → 0,96 . 1x106 = 960000g 
b) 1 m³ de álcool 
1 m³ → 1x106 cm³ 
𝑚 = 𝜌 . 𝑣 → 0,84 . 1x106 = 840000g 
 
2. Que conclusão podemos tirar dos resultados da Tabela 6.2. 
Pudemos observar a relação entre densidade e flutuação. As amostras de Alumínio, 
Plástico e Ferro não flutuaram na água e, ao analisar as densidades dessas amostras, notamos 
que são maiores que a densidade do líquido. Diferente da Madeira e da Parafina, que flutuaram 
e têm a densidade menor que a do líquido. Assim, concluímos que quando a densidade de um 
corpo imerso em um líquido for menor que a densidade desse líquido, o corpo flutuará. Já 
quando a densidade do corpo imerso no líquido for maior que a densidade desse líquido, o 
corpo não flutuará. 
 
3. Gelo é água no estado sólido. Por que o gelo flutua na água? 
Diferente de quando se encontra no estado líquido, em que a água tem as ligações de 
hidrogênio formadas e quebradas o tempo todo, quando a água está no estado sólido, suas 
ligações de hidrogênio permanecem unidas em forma de uma rede cristalina. Nessa forma, a 
água é bem mais leve, assim, sua densidade é menor que no estado líquido, o que permite o 
gelo flutuar. 
 
4. Uma esfera maciça de ferro flutua no mercúrio? Justifique. 
Sim. Levando em consideração que a densidade do ferro é aproximadamente 7874 
kg/m³ e a densidade do mercúrio 13579 kg/m³, concluímos que a esfera maciça de ferro 
flutuaria por ter uma densidade menor que a do mercúrio. 
 
5. Um objeto metálico, totalmente mergulhado em água, sofre um empuxo de 150 N. Baseado 
nos dados obtidos nessa pratica, qual o valor do empuxo que esse objeto sofreria totalmente 
mergulhado no álcool? 
E = ρágua ∙ V ∙ g 
150 = 978,6 ∙ V ∙ 9,81 
V = 0,02 m ³ 
E = ρálcool ∙ V ∙ g 
E = 856,3 ∙ 0,02 ∙ 9,81 
E = 168 N 
 
6. Como a massa específica do líquido influi no empuxo? 
O empuxo é uma força que atua como elemento de impulsão exercida pelo corpo 
dentro do líquido. Assim, o empuxo é diretamente proporcional à massa específica do líquido 
(E = ρ ∙ V ∙ g), quanto maior a massa específica do líquido, maior o empuxo. Quando a massa 
específica do corpo é maior que a do líquido, o empuxo é menor que o peso e o corpo afunda. 
Já quando a massa específica do corpo é menor que a do líquido, o empuxo é maior que o peso 
e o corpo não afunda. 
 
7. (a) Um cubo de gelo está flutuando em um copo de água. Quando o gelo fundir, o nível da 
água no copo subirá? Explique. 
Não. Quando o cubo de gelo for colocado na água, o volume do recipiente 
aumentará. Porém, quando o gelo derreter e se fundir ao restante de água, haverá uma 
diminuição no nível da água. Sendo assim, o nível da água não sofrerá variação. 
(b) Se o cubo de gelo contém um pedaço de chumbo no seu interior, o nível da água baixará 
quando o gelo fundir? Explique. 
 Sim. Quando o cubo de gelo + chumbo for colocado na água, o volume do recipiente 
aumentará. E quando o gelo derreter e se fundir ao restante de água, o pedaço de chumbo 
mergulhará deslocando apenas seu volume, e o nível da água baixará. 
 
8. Um estudante tem 70,0 Kg de massa. 
(a) Supondo que seu volume é 0,073 m³, qual o empuxo sobre o estudante devido ao ar? 
E = ρar ∙ V ∙ g 
E = 1,3 ∙ 0,073 ∙ 9,81 
E = 0,93 N 
 
(b) Qual o peso aparente em kgf que o mesmo obtém ao se pesar? 
P’ = P – E 
P’ = 686,7 – 0,93 = 685,77 N → 69,93 kgf 
 
(c) Este estudante flutuaria na água? Justifique. (a massa específica do ar é 1,3 Kg/m³.) 
𝜌 =
𝑚
𝑣
 →
70000
73000
= 0,96 g/cm³ 
CONCLUSÃO 
Por meio desta prática, verificamos experimentalmente o princípio de 
Arquimedes, que afirma que todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma força – 
empuxo – verticalmente para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado 
pelo corpo. Assim, o somatório das forças aplicadas em um corpo imerso em um líquido 
explica a impressão de os corpos ficarem aparentemente mais leves quando dispostos em 
um líquido, uma vez que as forças aplicadas neste corpo são o peso real e o empuxo, com 
sentidosopostos, o peso aparente resulta da subtração do empuxo do peso real, que é 
menor do que o peso real. 
Além disso, aprendemos a determinar a densidade de sólidos e líquidos e, 
entendemos a importância dela para determinar se um corpo flutua ou não quando imerso 
em um líquido. A densidade, também, torna possível a determinação do empuxo realizado 
por um líquido, uma vez que o empuxo é dado pela equação E = ρ ∙ V ∙ g, onde "ρ" é a 
densidade, "V" o volume e "g" a aceleração gravitacional. Portanto, a massa específica e 
o empuxo são diretamente proporcionais, ou seja, quanto maior a massa específica do 
líquido, maior o empuxo. 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
[ 1 ] DIAS, N. L. Roteiro de Física Experimental Básica. Fortaleza-CE: UFC, 2018. 
 
[ 2 ] YAHOO RESPOSTAS. Qual a relação entre densidade e flutuação? – Ciências e 
Matemática. Disponível em: <https://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=200905 
15134020AA7oZiM>. Acesso em: 27/10/2018. 
 
[ 3 ] SOUZA, Líria Alves de. Por que o gelo flutua na água? Curiosidades Químicas – 
Mundo Educação. Disponível em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/por 
-que-gelo-flutua-na-agua.htm> Acesso em: 27/10/2018. 
 
[ 4 ] FÓRUM PiR2 – Mecânica dos Fluidos – Princípio de Arquimedes. Disponível em: 
<https://pir2.forumeiros.com/t52628-principio-de-arquimedes> Acesso em: 27/10/2018. 
 
[ 5 ] TOFFOLI LEOPOLDO. Princípio de Arquimedes – InfoEscola. Disponível em: < 
https://www.infoescola.com/fisica/principio-de-arquimedes-empuxo/> Acesso em: 
27/10/2018.