Baixe Calor latente de vaporização do nitrogênio líquido e outras Provas em PDF para Física Experimental, somente na Docsity! Empuxo - Determinando a composição de uma liga de chumbo e alumı́nio Isabela Santos Figueiró Instituto de Fı́sica - Universidade Federal do Rio Grande do Sul Fı́sica Experimental II - 2024/1 Relatório Experimental 2 Resumo. Está descrito neste relatório o procedimento usado para determinar a composição de uma liga feita de chumbo e alumı́nio, baseando-se no prı́ncipio do empuxo e que diferentes materiais tem diferentes densidades. Neste experi- mento, foi calculado o volume da liga, empregando o empuxo como base para este cálculo. Utilizando o volume total da liga, foi possı́vel determinar o volume de cada componente e sua respectiva massa, obtendo que o chumbo representa ∼ 47% e que o alumı́nio representa ∼ 53% da massa da liga. Logo, é possı́vel estimar a composição de alguns objetos usando a densidade dos materiais e o empuxo. 1. Introdução Arquimedes, em seu prı́ncipio mais famoso, descobriu que quando um corpo está submerso em um fluı́do, este exerce sobre o corpo uma força denominada empuxo, que atua no sentido oposto da força peso e é consequência da pressão do fluı́do. É o empuxo que permite que certos corpos flutuem, o que ocorre quando o empuxo é igual ao peso, ou seja, sabendo que m = ρV e P = mg temos que: P = E = ρV g sendo P a força peso, E o empuxo, ρ a densidade, V o volume, m a massa do corpo e g a aceleração devido a força gravitacional. Abaixo é possı́vel ver uma ilustração de como esse fenômeno funciona: Figura 1. Ilustração de como a diferença de pressão da origem ao empuxo, usando como exemplo uma lata de feijões submersa. Quando um corpo está totalmente imerso em um fluı́do de densidade menor do que a sua, o peso tem maior intensidade que o empuxo. O que resulta dessas forças é denominado peso aparente, no qual Pap = P − E, onde Pap é o peso aparente. No experimento, usaremos esses prı́ncipios para calcular a massa das componentes da liga de chumbo e alumı́nio, deduzindo a seguinte fórmula: Mt = Ma +Mc → Vt = Va + Vc → Ma = ρaVa → Mc = ρcVc Mt = ρc(Vt − Va) + ρaVa Mt = ρcVt − ρcVa + ρaVa Mt − ρcVt = Va(ρa − ρc) ∴ Va = Mt − ρcVt ρa − ρc Onde Mt é a massa total, Ma é a massa do alumı́nio, Mc é a massa do chumbo, Vt é o volume total, Va é o volume do alumı́nio, Vc é o volume do chumbo, ρa é a densidade do alumı́nio e ρc é a densidade do chumbo. No próximo tópico, será apresentado como foi elaborado o trabalho. 2. Descrição Experimental Materiais Utilizados: - Pote com água - Liga feita de alumı́nio e chumbo - Dinamômetro (Incerteza de ±0, 01N ) O sistema consiste no dinamômetro preso a uma aste, com a liga pendurada e embaixo um pote contendo água, como ilustrado na figura abaixo: Figura 2. Ilustração de como o sistema foi montado. Com o dinamômetro, foi medido o peso da liga fora da água e dentro da água, obtendo respectivamente 0, 59±0, 01N e 0, 45±0, 01N . A partir destes valores, usando a fórmula do peso aparente, podemos encontrar o empuxo, que é 0, 14 ± 0, 02N . Con- siderando que a densidade da água é 997 kg/m3 e que a aceleração devido a força gra- vitacional é 9, 80 m/s2, é possı́vel obter o volume total do objeto estudado, por meio da fórmula Vt = E ρg a qual ρ é a densidade da água. O valor encontrado para o volume total foi 1, 430 × 10−5 ± 0, 205× 10−5 m3. Sabendo que a densidade do chumbo vale 11340 kg/m3 e que a densidade do alumı́nio vale 2700 kg/m3, podemos aplicar a fórmula que foi deduzida anteriormente e obter a porcentagem de chumbo e alumı́nio na amostra.
