Relatórios de Física Experimental 1, Trabalhos de Física Experimental

Baixe Relatórios de Física Experimental 1 e outras Trabalhos em PDF para Física Experimental, somente na Docsity! Universidade Federal de Campina Grande UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT FISICA EXPERIMENTAL | PROFESSOR: ALEXANDRE JOSÉ DE ALMEIDA GAMA TURMA: 08 ALUNO: ANA JÚLIA GINANE ROCHA DE MEDEIROS MATRÍCULA: 119111185 CURSO: ENGENHARIA DE MINAS EXPERIMENTO PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES: EMPUXO CAMPINA GRANDE - ABRIL 2021 Sumário LISTA DE FIGURAS. 1 INTRODUÇÃO... 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRIC 1.2 OBJETIVO. 1.3 MATERIAL. 1.4 ESQUEMA DO EXPERIMENTO... 2 PROCEDIMENTOS E ANÁLISES. 2.1 PROCEDIMENTOS. 2.2 DADOS OBTIDO: 2.3 ANÁLISES....... LISTA DE FIGURAS 1.3 MATERIAL Segue uma lista do material utilizado para a realização deste experimento: Uma bandeja, massas padronizadas (que se utilizou como peso), cilindro metálico, um Becker com água (para imergir o cilindro), linha de nylon (usado para pendurar o cilindro verticalmente), e um suporte fixo que serve como barra para execução do experimento. 1.4 ESQUEMA DO EXPERIMENTO FIGURA 1- Exemplificação da montagem utilizada no experimento. 2 PROCEDIMENTOS E ANÁLISES 2.1 PROCEDIMENTOS O experimento realizado foi feito seguindo tais orientações: Com o paquímetro, foi medido e anotado a altura L do cilindro metálico e o diâmetro d de sua seção reta. Utilizou-se um pedaço de linha de nylon para pendurar o cilindro metálico verticalmente e diretamente numa das extremidades da barra (suporte fixo), na outra extremidade, foi colocado a bandeja com massas. Em seguida, foi medido e anotado o peso Pc. do cilindro metálico, o que requer a barra na direção horizontal. Logo após, a barra foi suavemente abaixada, e mantida na direção horizontal, até a completa imersão do cilindro em água, previamente colocada num recipiente abaixo do sistema. A barra foi reequilibrada na direção horizontal, retirando-se massas da bandeja, e assim mediu-seo P.c (peso aparente do cilindro. 2.2 DADOS OBTIDOS Dimensões do cilindro: > Altura> L=55,8lmm=>L=5,581cm > Diâmetro> D=18,89mm> D=1,889 cm Pesos do cilindro: > Peso docilindro=>P .=122,60 gf > Peso aparente do cilindro=> P,.=6106,70 gf 2.3 ANÁLISES De acordo com diagrama de forças, temos que: T=P,. = Tração no cordão. H;= Profundidade da base superior do Cilindro H, > Profundidade da base inferior do Cilindro L= Comprimento do Cilindro P, = Forças aplicadas pela água à área da base superior do Cilindro P> = Forças aplicadas pela água à área da base inferior do Cilindro FIGURA 2- Diagrama de forças do empuxo Com base no diagrama, pode-se definir as expressões para as forças exercidas pelo líquido sob o Cilindro e embaixo do mesmo, de profundidades H; e H; respectivamente. Logo, temos: F=Pa Onde “a” é a área e que P=Pig 9-h; substituindo uma na outra, obtém-se: F,=Piq9-H.a F,=Piq:9-H,.a Do mesmo modo pode-se gerar a expressão para a força total exercida pelo líquido sobre o cilindro, chamada de empuxo, e percebendo que, a diferença entre as profundidades das as bases, é altura do L do cilindro. Portanto, a expressão do empuxo é: En=F+F, > Eo=Pig9-Ha+Piq 9. Ho.a > Eco =Plq g.a(H,—H)) Como (H,—H,)=L eque, V;=a.(H,— H)), então: > Ero=Phig: 9 Vi A partir das expressões obtidas anteriormente, calculou-se, no CGS, o volume do cilindro e o valor do empuxo nele exercido. Para o Volume: Como não se tem o raio, mas se tem o diâmetro do cilindro, o volume pode ser encontrado da seguinte forma: Diante disso, podemos afirmar que o empuxo é igual ao peso do volume do líquido deslocado, pois: — Mig Eco =Pig:9- Vi Eno= 7 «9. V > Eco = Mig: 9> E o =P ig 1 Caso o cilindro só tivesse sido mergulhado parcialmente em água, a expressão teórica para o empuxo seria a mesma, mas os cálculos teriam que ser feitos com a fração do volume submerso. Isto é, a expressão teórica para o empuxo nesse caso seria: Ewo=Pn,o:9-h.A Desta forma, podemos calcular a densidade do cilindro, que é obtido da seguinte maneira: Mando =121,59f=121,59;V,=16,02cm3 Mitindro ? Paint = i 1226 Palin e 6 => Pandro=7,85 g/ cm” Com este valor, conclui-se que o cilindro é feito de ferro, cuja densidade teórica é de 7,85 glem', bem parecida com a que se obteve no resultado do cálculo feito anteriormente. Uma vez que cilindro fosse solto num recipiente que contivesse mercúrio ao invés de água, cujo Pug = 13,6 g/cm, sendo assim como o ferro é menos denso que o mercúrio, o cilindro ficaria parcialmente mergulhado nesse recipiente. Assim como concluiu-se que para se obter um valor melhor para o empuxo determinado experimentalmente seria trocar de posição o cilindro com a bandeja e tirar uma média dos valores coletados. E se aumentarmos a profundidade do cilindro, concluímos que o empuxo não se altera. É possível afirmar também que a expressão para o empuxo exercido por um líquido pode ser estendida para os gases, pois estes também são um tipo de fluido. Fundamentado nisso, tomamos, por exemplo, um balão que flutua: ele consegue flutuar porque a densidade do ar interno é menor que a dor ar externo pelo simples motivo de ser mais quente. Logo, concluiu-se que o experimento foi realizado com sucesso e se obteve resultados esperados. 4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GABRECHT, Idolindo. Introdução. In: GABRECHT, Idolindo. Desvendando o Empuxo. 2013. Trabalho de conclusão de curso (Física) - Universidade do Vale do Paraíba, [S. 1.], 2013. p. 20 HORIGUTI, A. M. Empuxo. Licenciatura Plena em Matemática, [S. .], p. 1-14, 17 nov. 2009. TIMONER, A.; MAJORANA, F. S.; HAZOFF, W. Manual de Laboratório de Física: Mecânica, Calor e Acústica. São Paulo: Edgard Blicher Ltda., 1973.