Densidade

Introdução

A densidade é a massa de um material por volume de unidade. É normalmente expressa em gramas por centímetros cúbicos (g/cm3). Um centímetro cúbico de um líquido é o mesmo que um mililitro (ml).

Nos laboratórios, vários tipos de aparelhos são usados para a medida da densidade ou da massa específica das substâncias: balança hidrostática, balança digital, balança analítica, balança de Mohr, réguas, paquímetros e picnômetros. Para líquidos, podem ser usados aparelhos denominados densímetros, que fornecem diretamente o valor da densidade, utilizando-se para tal o princípio de Arquimedes.

O Picnômetro é um frasco provido de uma tampa terminada em capilar, de volume bem determinado. A balança de Mohr-Westphal é desenhada para utilização pelo método da dupla pesagem.

Neste experimento usaremos apenas régua e balanças digital e analítica.

Material

Régua de Alumínio, incerteza 0,05 mm Balança Analítica, incerteza 0,0001 g Balança digital, incerteza 0,1 g

Objetivo

Determinar a densidade de um sólido, usando régua e balança e avaliar a incerteza que é inerente a esta determinação obtendo os desvios que afetam a medida.

Procedimento

1- Utilizamos a régua para medirmos o comprimento e o diâmetro do objeto para chegar no volume do cilindro (valores em centímetros), e calcular as respectivas incertezas.

Sv= [(V+) – (V-)]/2 = ∏/4{[(D+Sd)^2 + (h +Sh)^2 + (D - Sd)^2 + (h - Sh)^2]/2}

Cilindro 1 2 3 4Diâmetro (D) 2,6 4,1 4,8 2,5σd 0,05 0,05 0,05 0,05Altura (H) 7,2 5,7 3 0,4σH 0,05 0,05 0,05 0,05Volume (V) (πr^2.H) 38,2075 75,2523 54,2851 1,9634σv [(V+)-(V-)/2 3,7960 4,24135 2,9703 0,4778

2- Utilizamos as balanças digital e analítica para determinar a massa dos objetos (valores em gramas). A incerteza das balanças é determinada pelo fabricante

Balança Analítica Balança Digital

Cilindro 1 2 3 4Massa digital 41,4 84,5 62,6 1,7σmd 0,1 0,1 0,1 0,1Massa Analítica 41,4133 84,5876 62,5863 1,6774σma 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001

3- Calculo da densidade e respectivas incertezas utilizando os dados obtidos em 1 e 2

D=m/v

(σD)^2  = [(σm/ m)^2 + 4(σR/ R)^2 + ( σH/H)^2]*D^2

 Cilindro 1 2 3 4Densidade (md/V) 1,0835 1,1229 1,1532 0,8658σD(d) 0,3728 0,2452 0,2157 0,3320

D+σD(d) 1,4563 1,3680 1,3689 1,1979D-σD(d) 0,7107 0,8777 0,9374 0,5337

Densidade (ma/V) 1,0839 1,1240 1,1529 0,8543σD(a) 0,3729 0,2454 0,2156 0,3237

D+σD(a) 1,4568 1,3695 1,3686 1,1780

D-σD(a) 0,7109 0,8786 0,9372 0,5305

Discussão/ Conclusão

As medidas efetuadas com régua devem ser repetidas diversas vezes para garantir que o erro não seja sistemático e provocado operador.

As incertezas do volume calculadas em 1 não tem o mesmo valor absoluto uma vez que Sv= [(V+) – (V-)]/2, varia de acordo com as dimensões do cilindro.

Os valores das densidades calculados com a balança digital são compatíveis entre si quando aplicados ao gráfico ainda assim não é possível afirmar que se trata de um mesmo plástico, pois variações mínimas de densidade são suficientes para caracterizar materiais distintos.

A diminuição da incerteza na medida obtida pela balança analítica não tem influencia significativa no calculo da incerteza da densidade quando comparada a incerteza da densidade calculada com os valores da balança digital

Observando o gráfico é possível que haja 2 (dois) grupos de plástico apresentados pois o extremo de densidade do objeto 4 é muito afastado enquanto os objetos1, 2 e 3 tem seus extremos compatíveis.

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOLicenciatura em Geociências e Educação Ambiental

4300152 – Introdução às Medidas em Física

Experimento 2: Densidade

Larissa DiasRodrigo Robert

São PauloAgosto 2015