Empuxo

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Física do Contínuo – Experimento 3
Empuxo


Turma A - Diurno

Santo André
Novembro de 2012

Resumo
Neste experimento iremos estudar a força de empuxo exercida pela água sobre corpos de diferentes materiais e com geometria definida. Através de medidas de forças que atuam sobre os corpos, determinaremos as propriedades do líquido e dos materiais.

Introdução

Todo corpo ao sertotalmente ou parcialmente imerso em um fluido, sofre uma força de empuxo dirigido para cima, de módulo igual ao fluido deslocado pelo corpo. Esse é o chamado princípio de Arquimedes, ele resume uma infinidade de aspectos de influência de um líquido sobre um corpo sólido que nele está imerso (ou parcialmente imerso). [1] Tal princípio é utilizado para, por exemplo, construção de navios, construção desubmarinos.
O empuxo existe graças à diferença de pressão hidrostática do copo, e é proporcional à densidade, a aceleração da gravidade, e a posição em relação ao fundo do vaso.








Materiais e Métodos

* Dinamômetro
* Cilindros de ferro e alumínio
* Régua
* Paquímetro
* Proveta graduada em ml
* Instrumentos de fixação

Primeiramentefoi mensurada a força peso dos objetos, ainda não imersos, utilizando a lei de Hooke. Então foi mensurada o peso com os objetos imersos e o volume deslocado pelo corpo, e utilizando a equação 1 obtivemos a força de empuxo.

Pap = P − Fe
Equação 1: Peso Aparente

Onde Pap é o peso aparente (após a imersão), P a força peso e Fe a força de empuxo.[1]

Após calculada a força de empuxo, forammedidas as dimensões do cilindro de latão (escolhido por possuir maior deformação da mola), e então o mesmo foi imerso gradativamente na água e foram coletados os dados (altura e peso aparente) referentes a 10 pontos escolhidos.Foi então construído um gráfico de peso aparente em função da profundidade, e determinado a densidade da água a partir do mesmo.

Resultados e Discussão

4.1. EmpuxoFoi possível determinar os pesos dos cilindros dentro e fora da água por meio de um dinamômetro. O dinamômetro utilizado nas medições foi o identificado com o número 7 e que, pela tabela fornecida em aula, apresenta uma constante elástica de 0,87 N/cm, ou 87 N/m.
Como os dinamômetros estavam descalibrados, as medidas foram feitas através da equação da força elástica da mola, sendo que aforça elástica possui a mesma magnitude do peso medido.

Equação 02 : Força elástica da mola, onde k é a constante da mola e ∆x é a variação no estiramento da mola.

Com o auxílio da equação 02 e das medições feitas durante o experimento, foi preenchida a tabela 1:
Cilindro | Ar | Água |
| ∆X [m] | Par [N] | ∆X [m] | Págua [N] | Vliq [m3] |
Alumínio | 0,027 | 2,349 | 0,017 | 1,479 |83x10-6 |
Latão | 0,087 | 7,569 | 0,0775 | 6,7425 | 83x10-6 |
Tabela 1: Dados referentes aos procedimentos realizados com os cilindros ao ar e totalmente submersos em água.

Durante as medições, foi observado que o volume deslocado pelo cilindro de alumínio foi maior (em torno de 83,5x10-6 m3), porém, foi considerado que os dois cilindros possuem o mesmo volume, portanto o volume do cilindro dealumínio foi aproximado para 83x10-6 m3. Esta é uma aproximação que pode a vir gerar erros, mas que foi feita, pois esta era uma premissa do experimento.
Com o auxílio da tabela 1 e da equação 1 (do peso aparente) foi calculado as forças de empuxo exercidas nos dois cilindros quando submersos completamente em água da seguinte forma:

* Cálculo do empuxo para o cilindro de alumínio* Cálculo do empuxo para o cilindro de latão:


Tendo os valores da força de empuxo exercida sobre os cilindros, os dados da tabela 1 e a equação 3, é possível determinar a densidade do líquido o qual estavam submerso (neste caso, a água).

Equação 3: Cálculo da força de empuxo dado pela densidade e pelo volume deslocado do líquido em que o objeto é submerso e a...
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