INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA.

INSTITUTO FEDERAL DE GOIÁS – CAMPUS ITUMBIARA.

Curso: ENSINO MÉDIO INTEGRADO AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Disciplina: Física IV

RELATÓRIO DA PRÁTICA DE LABORATÓRIO

Itumbiara – Goiás

Abril/2013

Nome: Lucas Kaíque

Nome: Rafael David

RELATÓRIO

Princípio de Arquimedes.

Itumbiara - Goiás

Abril/2013

“Trabalho realizado para obtenção de créditos na

disciplina de Física IV, ministrada pelo professor Thiago Machado Luz.”

INTRODUÇÃO

Arquimedes foi um filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo nascido em Siracusa, na Sicília. entre seus estudos, descobriu um conceito relacionado a flutuação de corpos em fluidos, chamado de empuxo ou princípio de arquimedes.

conta-se que, arquimedes fora chamado para verificar a quão pura era uma coroa, que deveria ser feita totalmente de ouro, uma vez que havia suspeitas de que o ourives havia substituído parte do ouro por prata. durante um banho, ele teria tido a inspiração de como poderia provar isso, enquanto observava o transbordamento da água da banheira. a experiência consistia em mergulhar um bloco de prata e um de ouro com mesmas massas que a coroa, e a própria coroa. através da comparação com o volume de água derramado, seria possível provar se a coroa era ou não verdadeira.

é provável que, ao mergulhar seu próprio corpo na água, arquimedes também tenha observado, além do transbordamento, que seu corpo parecia mais leve e a partir de então, tenha feito algumas experiências até chegar ao seguinte princípio: “todo corpo mergulhado parcial ou totalmente num líquido em equilíbrio sofre a ação de uma força vertical de baixo para cima, de intensidade igual ao peso do volume de líquido deslocado pelo corpo”. essa força é chamada de empuxo, e o princípio pode ser estendido para fluidos em geral, pois também os gases em equilíbrio exercem empuxo sobre os corpos neles imersos.

portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido, agem duas forças: a força peso (p) , devida à interação com o campo gravitacional terrestre, e a força de empuxo (e) , devida à sua interação com o líquido.

quando um corpo está imerso em um líquido, podemos ter as seguintes condições:

se ele permanece parado no ponto onde foi colocado, a intensidade da força de empuxo é igual à intensidade da força peso (e = p);

se ele afundar, a intensidade da força de empuxo é menor do que a intensidade da força peso (e < p);

se ele for levado para a superfície, a intensidade da força de empuxo é maior do que a intensidade da força peso (e > p) . para saber qual das três situações irá ocorrer, devemos enunciar o princípio de arquimedes: “todo corpo mergulhado num fluido (líquido ou gás) sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.” seja Vf o volume de fluido deslocado pelo corpo. então a massa do fluido deslocado é dada por: mf=dfVf . a intensidade do empuxo é igual à do peso dessa massa deslocada: E=mfg=dfVfg . para corpos totalmente imersos, o volume de fluido deslocado é igual ao próprio

volume do corpo. Neste caso, a intensidade do peso do corpo e do empuxo são dadas por: P=dcVcg e E=dfVcg. Portanto, temos que: P=E.

DESENVOLVIMENTO

Foram propostos alguns passos/atividades para que tirássemos nossas próprias conclusões sobre o experimento.

1. Mergulhar lentamente o êmbolo na água do copo. Determinar o empuxo sofrido pelo êmbolo quando ele estiver

completamente submerso.2. Manter o êmbolo submerso.

Encher o recipiente superior com água. Observar a indicação no dinamômetro. Descrever o ocorrido.

Observamos que o êmbolo, ao submergir, deslocava um volume de água igual ao seu volume que foi submerso (princípio da impenetrabilidade de matéria).

Ao enchermos o recipiente, o volume de água dentro dele é igual ao volume de água deslocado pelo êmbolo submerso.

3. Quando o recipiente estivesse cheio, que anotássemos o valor indicado no dinamômetro.

4. Comparar o volume de água contida no recipiente com o volume do cilindro que foi submerso.

5. É correto afirmarmos que o volume da água deslocada pelo êmbolo, quando completamente submerso, é igual ao volume interno do recipiente utilizado? Justifique sua resposta.

6. Determinar o peso do volume de água deslocada pelo cilindro, quando completamente submerso.

7. Comparar o peso do volume do líquido deslocado pelo cilindro submerso com o valor do empuxo e (força orientada de baixo para cima, aplicada pelo líquido).

8. Verifique a veracidade da seguinte afirmação: “todo corpo mergulhado em um fluido fica submetido à ação de uma força vertical, orientada de baixo para cima, denominada empuxo, cujo valor modular é igual ao peso do volume do fluido deslocado”;

PROCEDIMENTOS EXPREMENTAIS

MATERIAIS NECESSÁRIOS:

01 mesa suporte Arete, tripé, haste principal e sapatas niveladoras; 01 cilindro de Arquimedes dotado de recipiente e êmbolo; 01 dinamômetro de 2N; 01 seringa sem agulha; 01 copo com 250mL de água destilada (com uma gota de detergente

biodegradável).

MONTAGEM:

Montar o sistema da seguinte maneira:

Prender o dinamômetro ao tripé; Prender o cilindro de Arquimedes ao dinamômetro; Prender o êmbolo no cilindro de Arquimedes; Repousar o copo com água destilada e detergente sob o

sistema. (só usamos água)

RESULTADOS

1. Com o dinamômetro foi possível determinarmos o peso do êmbolo e o peso aparente do êmbolo, enquanto submerso. Então, tínhamos como Paparente=0,2 marcado no dinamômetro quando submerso e o êmbolo tinha o p=0,6. Assim, determinamos o empuxo:

Pap=P−E→0,2=0,6−E→E=0,6−0,2=0,4 N

2. Observamos que o empuxo permaneceu o mesmo, porque o recipiente não foi mergulhado na água.

3.Valor indicadono dinamômetro=0,83N

4. Como não possuíamos um recipiente com marcação de medidas, para medir o volume do recipiente usamos uma medição especial e não recomendável, o “olhômetro”. Medimos o êmbolo por meio de uma equação matemática:

V=Abase . H

Ao final, chegamos à conclusão que ambos tinham o mesmo volume, V=45ml.

5. Sim, pois ambos possuíam o mesmo volume.6. Pela fórmula da densidade conseguimos encontrar a massa, assim,

conseguimos encontrar o peso. Usamos como densidade da água e aceleração da gravidade 1.10³, 10m /s ² respectivamente.

D=mV→1.103= m

0,00045→m=0,045Kg

P=m.g→P=0,045.10=0,45N

7. P=0,45N ; E=0,4N . Comparando, concluímos que o valor do peso é maior do que o empuxo.

8. Verdadeira.

CONCLUSÃO

Verificamos a presença do empuxo em função da aparente diminuição da força peso de um corpo submerso num líquido; e também, verificamos experimentalmente a dependência do empuxo em função do volume do líquido deslocado e da densidade do líquido.

BIBLIOGRAFIA

1. Livro de atividades experimentais – física experimental: mecânica dos fluidos – conjunto hidrostático – eq033a (cidepe).

2. Robert resnick, David halliday & kenneth s. krane: física ii, 5a. Edição. editora ltc.