Baixe UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAMENTO e outras Provas em PDF para Engenharia de Alimentos, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS LABORATÓRIO DE FÍSICA II Hidrostática – Empuxo Acadêmicos: RA: Ederson de Souza 200820494 Thamara Braga 200920 Welbert de Freitas Reis 200920341 Professor: Antônio Marcelo M. Maciel Turma: 18A Lavras/MG Março de 2011 Resumo O trabalho apresentado a seguir fornece resultados práticos da relação entre empuxo e natureza do líquido a submergir um dado objeto, relacionada com a teoria do princípio de Arquimedes que defende a idéia do módulo do empuxo ser igual ao peso do volume de líquido deslocado. Introdução O que é empuxo? Quando mergulhamos um corpo qualquer em um líquido, verificamos que este exerce, sobre o corpo uma força de sustentação, isto é, uma força dirigida para cima, que tende a impedir que o corpo afunde no líquido. A existência desta força pode ser percebida ao tentarmos mergulhar na água um pedaço de madeira, por exemplo. É também esta força que faz com que uma pedra pareça mais leve quando imersa na água ou em outro líquido qualquer. Esta força vertical, dirigida para cima, é denominada empuxo do líquido sobre o corpo mergulhado. Empuxo é uma força hidrostática resultante exercida por um fluido em condições hidrostáticas sobre um corpo que nele esteja imerso. A impulsão existe por conta da diferença de pressão hidrostática do corpo, visto que esta é proporcional à massa específica do fluido, à aceleração da gravidade, e à altura de profundidade. Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido sofre um empuxo que é igual ao peso do volume do fluido deslocado pelo corpo. Assim, um corpo imerso na água torna-se mais leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo, vertical e para cima, que alivia o peso do corpo. Quando um corpo está totalmente imerso num líquido qualquer, podemos ter as seguintes condições: Resultados No primeiro experimento obteve-se 0,740N (±0,010N) como peso real do cilindro de nylon, quando mergulhado em água 0,270N (±0,010N) e quando mergulhado em álcool 0,360N (±0,010N) como peso aparente. O empuxo pode ser calculado a parti da subtração do peso real em relação ao peso aparente, equação 1, E = Preal - Paparente sendo assim os valores dos empuxos em água e álcool ficam, respectivamente, 0,470N e 0,380N Já no segundo experimento, a primeira parte consiste em medir os pesos e calcular o empuxo do mesmo cilindro de nylon que o primeiro experimento, ou seja, peso real igual à 0,740N (±0,010N), peso aparente em água 0,270N (±0,010N) e empuxo de 0,470N. A diferença estar em medi o peso de um balde com o mesmo volume de água que o cilindro, e obteve-se o valor de 0,460N (±0,010N), e calcular o volume do cilindro por meio das medidas de suas dimensões que foram 1,45cm de raio e 7cm de altura, por meio da seguinte formula é possível calcular o volume, Volume cilindro = π R² h o volume encontrado foi de 46,24cm³. Ainda no segundo experimento utilizamos uma segunda formula para calcular empuxo a partir do volume de líquido deslocado, essa que é, equação 2, E = µL VLD g conhecendo o valor da massa específica da água (1g/cm³), da aceleração da gravidade (9,8m/s²) e usado o volume de água já calculado acima, obteve-se o valor para o empuxo de 0,453N. Análise dos resultados Pode-se observar em relação ao peso do conjunto que houve uma diminuição da força peso quando o cilindro de nylon não estar mergulhado em um líquido para quando está, isso ocorre pois quando mergulhado em algum líquido há o fenômeno de empuxo, uma força contraria ao peso do cilindro, essa força apresenta direção vertical e sentido para cima. Comparado os líquidos apresentados, água e álcool, ficou provado, por meio doa cálculos mostrados acima, que a água apresenta maior empuxo do que o álcool, isso ocorre pois o empuxo depende da natureza do líquido. Comparando o valor do empuxo obtido pela equação 1 e o peso de um balde com o mesmo volume de água, observamos que são praticamente o mesmo valor (com uma diferença de 2,13%, isso ocorre por erros cometidos no momento de medição dos valores obtidos no experimento, valores de erros inferiores à 5% são considerados bons e assim aceitos para realização de análises dos experimentos). Também podemos comparar o valor de empuxo encontrado a partir da equação 2 com o valor da equação 1 e o peso do balde com água, as diferenças (erros) entre eles foram de 3,62% e 1,52% respectivamente, ou seja, obtiveram o mesmo valor de empuxo. Conclusão Considerando os resultados e suas análises podem concluir que esses resultados foram de boa precisão, uma vez que a diferença entre os valores (erros) calculados e medidos foram menores que 5%, e que os resultados obtidos no experimento são coerentes com a literatura. Observamos que há uma diferença entre a força peso de um corpo em ar livre e mergulhado em algum líquido, e essa força diminui quando o corpo se encontra mergulhado em um líquido, isso ocorre pelo fenômeno de empuxo. Temos em nosso experimento, assim como na literatura, que a direção da força empuxo é vertical e sentido para cima. Também pode-se observar que a força empuxo depende da natureza do liquido, e a água possui maior empuxo em relação ao álcool. Comparando os valores do peso do volume de líquido deslocado pelo corpo submerso, identificamos que eles apresentam o mesmo valor, que também vai ser o mesmo se calcularmos o empuxo pela equação 2. Bibliografia http://educar.sc.usp.br/licenciatura/1999/empuxo/Empuxo-pg-00.htm, data de acesso 21 de março de 2011. http://w3.ualg.pt/~pjsilva/guias/principio%20de%20Arquimedes.htm, data de acesso 21 de março de 2011. Física vol 1- Tipler P.A. CAP. 13 CARVALHO NETO, C. Z. OMOTE, N. & PUCCI, L. F. S. Física vivencial. São Paulo: Laborciência Editora, 1998.