Empuxo

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  • Publicado : 30 de janeiro de 2013
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Resumo
O experimento consiste num aparato experimental composto, basicamente, por uma massa que é imersa em um líquido com intuito comprovar a existência do Empuxo. Este conceito é descrito no Teorema de Arquimedes, que diz que todo líquido exerce uma força(empuxo) sobre um sólido imerso no mesmo. Foram mensuradas as densidades dos corpos utilizados e seus valores foram comparados com a teoriarespectiva .Através dos resultados obtidos, indicou-se que o Teorema é verdadeiro.

Introdução
Para a abordagem de tal experimento, considerou-se um corpo sólido, imerso em um líquido homogêneo em equilíbrio. O líquido exerce forças sobre todas as faces do cilindro. As forças horizontais são aplicadas em pontos de mesma profundidade, e portanto de mesma pressão, então elas se equilibram e aresultante das forças horizontais é nula. Na parte inferior do corpo, a pressão é maior que na superior. Dessa forma, a resultante na vertical é dirigida para cima. Esta resultante é denominada empuxo e tem intensidade igual à do peso do fluido deslocado.
Tal ideia encontra-se sintetizada no princípio de Arquimedes, cujo enunciado afirma que quando um corpo está total ou parcialmente submerso emum fluido, um empuxo do fluido atua sobre o corpo. O empuxo é dirigido para cima e tem um módulo igual ao peso (m.g) do fluido deslocado pelo corpo.
E = dfVfg
df – densidade do fluido;
Vf – volume do fluido deslocado;
g – aceleração da gravidade.
Quando um corpo mais denso que o fluido é totalmente imerso neste, observa-se que o valor do seu peso, é aparentemente menor do que no ar. Adiferença entre o valor do peso real e do peso aparente corresponde ao empuxo exercido pelo líquido:
Paparente = Preal - E
Tal princípio justifica o fato de que quando se está dentro de uma piscina sente-se mais leve, da mesma forma que qualquer objeto dentro dela aparenta ter um peso menor, chamado peso aparente, que é menor que o peso real, pois dele subtrai-se a força de empuxo, exercida pelo fluido,dirigida verticalmente para cima, conforme já foi citado anteriormente.

Materiais Utilizados
- Sensor de força - Água destilada, água corrente ou álcool
- Interface USB - Proveta graduada (1000 ml)
- Paquímetro - Cilindro maciço (h~ 7 cm)
- Balança - Proveta graduada
- Termômetro - Acessórios de madeira

Procedimento Experimental
Inicialmente, determinou-se a massa, diâmetro ealtura do cilindro de alumínio utilizado no experimento. Também se mediu a temperatura da água na sala. Em seguida, foi montado o sistema experimental dependurando o sólido com uma linha e amarrando-o no sensor de força que estava conectado a interface USB ligada ao computador, depois, o software DataStudio foi inicializado. Colocou-se água suficiente na proveta graduada de modo que a superfícieda água coincidiu-se com a superfície do sólido sem que este ficasse imerso.
Para obter o valor do empuxo, mantivemos pressionado o botão “zerar” do sensor por alguns segundos e com isso, o sensor passou a ignorar a força peso real, mostrando apenas a intensidade da força empuxo. Depois, o cilindro foi submergido após ser colocado, inicialmente, um suporte de madeira com uma altura equivalente de5 mm, medido com um paquímetro. Da mesma forma, isso foi feito mais 6 vezes, acrescentando suportes para que a altura aumentasse e consequentemente, o volume imerso e deslocado também. Os resultados obtidos com o acréscimo de cada suporte foram anotados, como por exemplo, o valor do empuxo em cada uma dessas situações, além também, do volume deslocado pelo cilindro.

Resultados e DiscussõesCalculando-se a área, volume e seus respectivos erros, temos:
A = (πd^2)/4
A = 555,72mm
ΔA/A = √(〖(0,03/26,60)〗^2 )+〖(0,03/26,60)〗^2
ΔA/A = 1,60mm
ΔA = 0,89mm
Área = (555,72 ± 0,89)mm
V = A.h
V = 555,72 x 70,20
V = 39011,20mm³
ΔV/V = √((〖0,89/555,72)〗^2 )+(〖0,03/70,20)〗^2
ΔV/V = 0,002mm
ΔV = 0,01mm
V = (39011,20 ± 0,01)mm
Os erros da massa, altura, diâmetro e da temperatura são...
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