Relatório de Densimetria - Medidas de Densidade

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HENRIQUE MATOS LUZ 
LUIS FELIPE SILVA MELO 
RUAN CARLOS MACEDO DE SOUSA 
SANDRA ISABEL MONTEIRO LAJA DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
RELATÓRIO 
DENSIMETRIA – MEDIDAS DE DENSIDADE 
 
 
 
 
 
 
 
Londrina 
2021 
2 
 
 
 
 
 
HENRIQUE MATOS LUZ 
LUIS FELIPE SILVA MELO 
RUAN CARLOS MACEDO DE SOUSA 
SANDRA ISABEL MONTEIRO LAJA DE OLIVEIRA 
 
 
 
RELATÓRIO 
DENSIMETRIA – MEDIDAS DE DENSIDADE 
 
 
 
 
Relatório apresentado à Universidade 
Estadual de Londrina - UEL, através do 
Departamento de física como parte da 
avaliação da disciplina de Física Aplicada 
à Engenharia II (6FIS044). 
 
Orientador: Prof. Dr. Renato Akio Ikeoka 
 
 
 
 
 
 
 
Londrina 
2021 
3 
 
Figuras 
Figura 1 ............................................................................................. 8 
Figura 2 ............................................................................................. 9 
Figura 3 ........................................................................................... 11 
 
 
4 
 
 
Sumário 
1 Introdução .......................................................................................... 5 
2 Objetivos ............................................................................................ 6 
3 Equipamentos .................................................................................... 6 
4 Procedimento .................................................................................... 6 
4.1 Determinação da densidade de sólidos ........................... 7 
4.2 Determinação da densidade de líquidos ......................... 8 
4.3 Construção de um densímetro ........................................ 9 
5 Resultados obtidos ......................................................................... 11 
6 Conclusões ...................................................................................... 11 
REFERÊNCIAS .................................................................................... 13 
 
 
5 
 
 
1. Introdução 
A medida da densidade tem grande importância na caracterização de 
materiais. O estado da bateria de um automóvel pode ser inferido pela medida 
de densidade do eletrólito, uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4). A densidade 
do etanol nos postos de combustível é monitorada por densímetros que indicam 
se o produto está ou não dentro das especificações (especialmente quanto ao 
teor de água presente). 
Define-se densidade de uma substância como a razão entre sua massa 
m e seu volume V: 𝜇 =
𝑚
𝑉
 
A densidade relativa é a razão entre a massa específica da substância e 
a massa específica do padrão. Adota-se comumente como padrão a água pura 
a 4ºC, cuja densidade é 1,0 g/cm3. A densidade relativa é a razão entre a 
densidade de um corpo (𝜇𝑐) em relação à densidade de outro material usado 
como padrão (𝜇𝑝): 𝐷 =
𝜇𝑐
𝜇𝑝
 
Neste trabalho, apresentaremos uma experiência para determinação de 
densidade de sólidos e líquidos pelo princípio de Arquimedes, cujo equipamento 
básico é uma balança com precisão de 0,1g e outra experiência com o mesmo 
objetivo usando um canudinho de refresco. 
Foi usado como fundamento teórico, o Princípio de Arquimedes. 
A densidade relativa do corpo de prova e do líquido é escrita pela seguinte 
equação: 
𝜇𝑠
𝜇𝑙
= (
𝑚
𝑚2−𝑚1
) (1) 
Sendo 𝜇𝑠 a densidade do corpo de prova, 𝜇𝑙 a densidade do fluído, m a 
massa do corpo de prova, 𝑚1 a massa do fluído e 𝑚2 a massa do fluído mais o 
corpo de prova imerso neste. 
 
 
 
6 
 
2. Objetivos 
Esta prática experimental teve como principais objetivos finais: 
 Determinar a densidade de sólidos e líquidos; 
 Verificar experimentalmente o princípio de Arquimedes. 
 
3. Equipamentos 
Para a realização dos experimentos, foram utilizados os seguintes 
equipamentos para a primeira e segunda etapas: 
 Balança com precisão de 0,1 g; 
 Corpo de prova sólido (acessório hidráulico usado na construção 
civil de latão); 
 Líquidos (água e álcool 46º INPM); 
 Vasilhame de vidro para representar o béquer; 
 Fio dental para prender o sólido quando mergulhar nos líquidos. 
Para a terceira etapa serão utilizados os seguintes equipamentos: 
 Líquidos (água e álcool 46 º INPM); 
 1 canudinho de refresco (aproximadamente 1 cm de comprimento 
e 0,6 cm de diâmetro); 
 Vasilhame de vidro para representar o béquer; 
 Cola quente; 
 1 prego de medida 17 x 21 mm (medida padrão) 
 
4. Procedimento 
O experimento será dividido em três etapas, sendo que na primeira 
determinaremos a densidade de sólidos, usando a água como padrão, na 
segunda parte, a densidade do líquido teste, tomando-se como padrão o sólido 
conhecido e usado na primeira etapa, pelo método de Arquimedes. Na terceira 
etapa vamos comparar o resultado obtido pelo método de Arquimedes com o 
desafio de construção de um densímetro. 
7 
 
4.1. Determinação da densidade de sólidos 
Durante a primeira parte do procedimento, os experimentos tiveram como 
finalidade determinar a densidade de sólidos, para isso, iniciamos pesando o 
sólido com a balança e encontrando sua massa. Já com o valor m definido, foi 
pesado o béquer vazio, em seguida colocamos água no béquer até 200 mL, o 
que se transformou em uma massa (béquer + água) de 496g. Deste passo, 
conseguiu-se o valor de 𝑚1 = 496 − 300,80 = 195,20𝑔. Em seguida 
mergulhamos a amostra de sólido em seu interior, preso por um fio e deixou-se 
suspenso, no entanto, mergulhado totalmente no líquido, sem que ele tocasse 
nem nas paredes nem no fundo do recipiente. Observou-se um aumento no valor 
da massa do conjunto, pois passou a registrar uma massa no valor de 499g. Da 
mesma forma, descontando o valor do béquer, teremos o valor 𝑚2 = 499,40 −
300,80 = 198,60𝑔. Esse acréscimo de 3,4g na massa registrada é bem inferior 
ao valor da massa do corpo sólido, mas ele é proporcional à força de reação do 
empuxo sobre o prato da balança devido à massa de líquido deslocado. 
Com estes dados, podemos usar a equação (1) e calcular a densidade do 
sólido: 
𝜇𝑠
𝜇𝑙
= (
𝑚
𝑚2−𝑚1
) →
𝜇𝑠
1
= (
28,10
198,60−195,20
) → 𝜇𝑠 = 8,26 𝑔/𝑐𝑚
3 
Por curiosidade, deixamos o corpo sólido tocar no fundo do béquer e 
registramos o valor de 524,20g, ou seja, a massa aumentou significativamente, 
na verdade o peso aparente aumentou, porque aumentou o empuxo, e por isso, 
o conjunto ficará “mais pesado”. Em um objeto completamente imerso em água, 
a pressão exercida pelo líquido atua em todos os pontos do objeto. À medida 
que o corpo vai afundando, a pressão em seus pontos inferiores torna-se maior 
que a pressão nas partes superiores. A diferença de pressão gera a força 
denominada de empuxo e corresponde ao peso do volume de líquido deslocado. 
À medida que o objeto desce, a quantidade de fluido deslocado aumenta e o 
empuxo também aumenta. Como 𝑃′ = 𝑃 + 𝐸, aumentando o empuxo, aumentará 
o peso aparente. 
Foi realizado um registro fotográfico de todos os passos descritos 
anteriormente e que se mostram na figura 1 a seguir. 
8 
 
Figura 1: Registros realizados na determinação da densidade do latão 
 
Fonte: os autores 
4.2. Determinação da densidade de líquidos 
O objetivo da segunda parte do procedimento foi determinar a massa 
específica ou densidade do líquido teste, conhecendo a densidade do sólido 
calculado na primeira etapa. Neste caso, foi utilizado o álcool 46º INPM. Usámos 
aproximadamente a mesma quantidade de líquido em volume e foi registrado o 
valor de massa do líquido de 481g, como o béquer é o mesmo, sabemos que a 
massa do líquido teste é 𝑚1 = 481 − 300,80 = 180,20𝑔. O corpo de prova, por 
se manter o mesmo, continua com massa de 28,10g. Repetiram-se todos os 
passos da primeira etapa e registramos uma massa de 484,10g. Depois de 
subtraído a massa do béquer vazio temos que 𝑚2 = 484,10 − 300,80 = 183,30𝑔. 
Usando novamente a equação (1) vamos conseguir calcular adensidade 
do líquido: 
𝜇𝑠
𝜇𝑙
= (
𝑚
𝑚2 − 𝑚1
) →
8,26
𝜇𝑙
= (
28,10
183,30 − 180,20
) → 𝜇𝑙 = 0,91𝑔/𝑐𝑚
3 
Deste resultado, podemos concluir que este experimento é muito fiável, 
pois comparado com valores tabelados para esse líquido temos uma densidade 
(20ºC): 0,920 – 0,950 g/ml. Foi realizado um registro fotográfico de todos os 
passos descritos anteriormente e que se mostram na figura 2 a seguir. 
 
 
9 
 
Figura 2: Registros realizados na determinação da densidade do álcool 
 
Fonte: os autores 
4.3. Construção de um densímetro 
Na terceira e última etapa, vamos construir um densímetro. O densímetro 
é um instrumento destinado a medir a densidade de líquidos puros ou soluções 
sem o auxílio de uma balança. A concepção do densímetro baseia-se no 
princípio de Arquimedes (flutuabilidade). O densímetro é um instrumento prático 
e barato para se realizar experiências simples e mostram a importância da 
densidade no controle de qualidade de produtos (como o etanol combustível e 
bebidas). 
No caso em estudo, a construção do densímetro é feita passando cola na 
parte do prego próxima à cabeça do mesmo, de modo que na introdução do 
prego, dentro do canudinho de refresco, vedou-se a extremidade relacionada à 
cabeça do prego. Essa cabeça foi de um diâmetro próximo ao do canudinho, 
para melhor se ajustar, a razão disso é possibilitar a existência de uma relação 
linear entre a altura submersa do canudo e o volume de líquido deslocado. 
Deixou-se secar na posição vertical. 
 Ao introduzirmos este instrumento em um recipiente contendo líquido, 
observamos que uma parte do densímetro ficou imersa, em uma situação de 
10 
 
equilíbrio vertical. A extensão da parte submersa varia de acordo com o líquido 
e com o tipo de densímetro. 
Caso tenhamos uma substância com densidade (d1) conhecida, bem 
como o valor da altura (h1) da imersão do densímetro nessa substância, 
podemos determinar a densidade de outra substância qualquer (d2), medindo-se 
a altura (h2) de submersão do densímetro nessa nova substância, pela relação: 
𝜌2 =
𝜌1ℎ1
ℎ2
 (2) 
A relação (2), portanto, possibilita determinar a densidade das 
substâncias, tendo conhecimento da densidade de uma delas. Ora, se 
adotarmos ρ1 como sendo a densidade da água, que vale 1 g/cm3, as densidades 
desconhecidas (ρ2) são obtidas nas mesmas unidades e ficam dependentes, 
unicamente, da relação das alturas do canudo na água (h1) e no álcool (h2). 
No caso em estudo, primeiramente fez-se imersão no recipiente com água 
e registrou-se uma altura h1 de 5,5 cm, em seguida fez-se imersão no recipiente 
com álcool 46º INPM e registrou-se uma altura h2 de 6,5 cm. Isso ocorre porque 
diferentes líquidos produzem diferentes empuxos em um mesmo objeto. Esse 
fenômeno acontece devido a uma característica particular de cada líquido, e está 
ligado à sua densidade. 
Conhecendo a densidade da água 𝜌1 = 1𝑔/𝑐𝑚
3, podemos simplificar a 
relação para a seguinte forma: 
𝜌2 =
ℎ1
ℎ2
 (3) 
Substituindo os valores, obtemos a densidade do liquido 2 (álcool 46º 
INPM): 
𝜌2 =
5,5
6,0
→ 𝜌2 = 0,91 
Concluímos que independentemente do método utilizado, obtivemos o 
mesmo resultado para a densidade do álcool e com um valor muito próximo do 
tabelado. 
11 
 
Foi realizado um registro fotográfico de todos os passos descritos 
anteriormente e que se mostram na figura 3 a seguir. 
Figura 3: Registros realizados na determinação da densidade do álcool 
 
Fonte: os autores 
5. Resultados obtidos 
Os valores experimentais de densidade foram sempre próximos aos 
valores tabelados, quer para o álcool, quer para o latão. 
Relativamente ao valor da densidade determinado com densímetro, 
conseguiu-se o mesmo valor para a densidade do álcool etílico 46º INPM, 
comparado com o experimento da balança. 
6. Conclusões 
Através desta prática aprofundamos nossos conhecimentos sobre 
densidade e massa específica tanto de sólidos como de líquidos, não nos 
prendendo apenas a equação, mas tendo-a como base. Compreendemos que a 
densidade é muito importante para verificar se um determinado sólido flutua ou 
não em um líquido. Concluímos que o Princípio de Arquimedes é um dos 
conceitos principais na Engenharia, pois grande parte da responsabilidade de 
um engenheiro está em prever problemas futuros e solucioná-los 
antecipadamente, zelando pela segurança do projeto a ser desenvolvido, e o 
Princípio pode ser bem aplicado neste contexto. 
12 
 
Conclui-se também que o densímetro é um instrumento que pode 
substituir a balança na tarefa de determinação da densidade, visto que a 
pesagem é normalmente mais demorada do que a simples imersão de um 
densímetro no material a analisar. 
 
13 
 
REFERÊNCIAS 
 
DIAS, N. L. Roteiro de Práticas de Física Experimental para a Engenharia. 
Mundo Educação – A descoberta de Arquimedes, por Marcos N. P. da 
Silva. Disponível em: http://www.mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-
descoberta-dearquimedes.htm / 
Brasil Escola – Definição Física de Densidade, por Domiciano Marques. 
Disponível em: http://m.brasilescola.uol.com.br/fisica/definicao-fisica-de-
densidade.htm 
Guia das aulas oferecido pelo Prof. Dr. Renato Akio Ikeoka 
 
http://www.mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-descoberta-dearquimedes.htm%20/
http://www.mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-descoberta-dearquimedes.htm%20/
http://m.brasilescola.uol.com.br/fisica/definicao-fisica-de-densidade.htm
http://m.brasilescola.uol.com.br/fisica/definicao-fisica-de-densidade.htm