UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
Fundação Instituída nos termos da lei no 5.152, de 21/10/1966 – São Luís – MA
Centro de Ciências Sociais, da Saúde e Tecnologia – CCSST
VINICIUS COSTA BARROS
EMPUXO
IMPERATRIZ-MA
2017
VINICIUS COSTA BARROS
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EMPUXO - Rel. de Aula Prática, Trabalhos de Física Experimental
Relatorio de aula prática de fisica experimental
Tipologia: Trabalhos
2019
1 / 10
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO Fundação Instituída nos termos da lei n o^ 5.152, de 21/10/1966 – São Luís – MA Centro de Ciências Sociais, da Saúde e Tecnologia – CCSST
VINICIUS COSTA BARROS
EMPUXO
IMPERATRIZ-MA
VINICIUS COSTA BARROS
Engenharia de Alimentos, turma 2016.1, 4º período
EMPUXO
Relatório para obtenção de nota do 4º período, referente à disciplina de Física Experimental II.
Professor: Dr. Pedro de Freitas Façanha Filho. Professor Estagiário: Ronaldo Silva.
IMPERATRIZ-MA
SUMÁRIO
- Objetivos .......................................................................................................
- Fundamentação Teórica................................................................................
- Material utilizado............................................................................................
- Montagem e Procedimentos..........................................................................
- Análise e Explicação......................................................................................
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Contam os livros, que o sábio grego Arquimedes (282-212 AC)
descobriu, enquanto tomava banho, que um corpo imerso na água se
torna mais leve devido a uma força, exercida pelo líquido sobre o corpo,
vertical e para cima, que alivia o peso do corpo. Essa força, do líquido
sobre o corpo, é denominada empuxo ( ) [1].
Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido, agem
duas forças: a força peso ( ) , devida à interação com o campo
gravitacinal terrestre, e a força de empuxo ( ) , devida à sua interação
com o líquido [1].
Figura 1 : Empuxo.
Arquimedes (282-212 AC).Inventor e matemático grego.
Figura 2 : Arquimedes e Empuxo
Quando um corpo está totalmente 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); e
* se ele for levado para a superfície, a intensidade da força de
empuxo é maior do que a intensidade da força peso (E > P) [1].
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[1].
Seja Vf o volume de fluido deslocado pelo corpo. Então a massa do fluido
deslocado é dada por:
m f = d f Vf
[2]
A intensidade do empuxo é igual à do peso dessa massa
deslocada:
E = m f g = df V f g
[2]
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 = dcV cg e E = d f Vcg
[2]
Comparando-se as duas expressões observamos que:
* se dc > df , o corpo desce em movimento acelerado (FR = P – E);
* se d c < df , o corpo sobe em movimento acelerado (FR = E – P);
* se d c = df , o corpo encontra-se em equilíbrio.
[2]
Quando um corpo mais denso que um líquido é totalmente imerso
nesse líquido, observamos que o valor do seu peso, dentro desse
líquido , é aparentemente menor do que no ar. A diferença entre o valor
do peso real e do peso aparente corresponde ao empuxo exercido pelo
líquido:
Massa do Cilindro de Ferro/Aço = 37,32 g
N = T + P + E T= -P N= T – T + E N = E
E = mL.g E = (^) L. VL. g
E = .r².hsub.g E = 1g/cm³ (Abase.hsub) g
Hcilindro Al/Fe = 40mm ou 40 cm Diâmetro = 20mm ou 2 cm Raio = 10 mm ou 1 cm
Para o cilindro de Ferro
1 cm submerso 2 cm submerso 3 cm submerso 4 cm submerso Massa medida
1,93 g 4,17 g 7 g 11,1 g
Massa calculada
3,14 g 6,28 g 9,42 g 12,56 g
Tabela 1 : Massas para o cilindro de Ferro/Aço
Para o cilindro de alumínio
1 cm submerso 2 cm submerso 3 cm submerso 4 cm submerso Massa medida
1,05 g 4,32 g 7,30 g 10,22 g
Massa calculada
3,14 g 6,28 g 9,42 g 12,56 g
Tabela 2: Massas para o cilindro de Ferro/Aço
Usando E = mL.g As forças de Empuxo são
Para o cilindro de Ferro: Considerando g = 9,8 m/s² 1 cm submerso 2 cm submerso 3 cm submerso 4 cm submerso Empuxo Experimental
18,914 N 40,866 N 68,6 N 108,78 N
Empuxo Teórico
30,772 N 61,544 N 92,316 N 123,088 N
Tabela 3: Empuxo para cilindro de Ferro/Aço usando E= mL. G
Grafico de dispersão 1: E/g versus V-V0. Reta 1 : Experimental; Reta 2: Teórico
Para o cilindro de Alumínio 1 cm submerso 2 cm submerso 3 cm submerso 4 cm submerso Empuxo Experimental
10,29 N 42,336 N 71,54 N 100,156 N
Empuxo Teórico
30,772 N 61,544 N 92,316 N 123,088 N
Tabela 3: Empuxo para cilindro de Alumínio usando E= mL. G
Grafico de dispersão 2: E/g versus V-V0. Reta 1 : Experimental; Reta 2: Teórico
Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido, agem duas forças: a força peso, devida à interação com a gravidade, e a força de empuxo, devida à sua interação com o líquido. Quando um corpo está totalmente imerso em um líquido, podemos ter as seguintes condições:
- Se ele permanece parado no ponto onde for 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);
- E se ele for levado para a superfície, a intensidade da força de empuxo é maior do que a intensidade da força peso (E > P). Como diz o princípio de Arquimedes:
[1] PRÄSS, Alberto R., “Princípio de Arquimedes (Empuxo)”, Algo sobre física. 2017
[2] YOUNG, H. D; FREEDMAN, R. A., “ Física II Termodinâmica e Ondas ”. 12ª ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 162. p. 2008.