AS PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES E DENSIMETRIA

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- Discussão

Foi observado que corpos com mesmo volume, quando imersos em um mesmo líquido, sofrem forças de empuxo iguais, ou seja, o empuxo sofrido por um corpo não depende do material do qual ele é feito, embora de acordo com a densidade do corpo podemos saber se ele afunda ou não em um determinado fluido.

Ao usarmos a densidade da água a consideramos como sendo pura, o que não ocorreu na prática, porém esse pequeno erro não alteraria os resultados obtidos. Consideramos também a aceleração da gravidade como sendo 9,8m/s². Alguns possíveis erros com os números podem ter sidos causados pela inabilidade de manusear os instrumentos e por erros ópticos.

- QUESTIONÁRIO

5.1 Para os dados obtidos com água, compare os valores dos empuxos obtidos utilizando a fórmula 1(E = P - Pa) e a fórmula 2 (E = pgv). Comente.

R: Utilizando a água foram obtidos os valores:0,112 e 0,118 para o objeto de ferro e 0,1 e 0,118 para o objeto de alumínio usando respectivamente as fórmulas 1 e 2. Os valores foram muito próximos um do outro, e podem ser considerados iguais levando em conta a margem de erro de cada um ou se fosse aplicado o arredondamento.

5.2 Repita a comparação para os valores obtidos com álcool. Comente.

R: Para o álcool foram obtidos os valores: 0,1 e 0,0953 para o objeto de ferro e 0,087 e 0,0953 para o objeto de alumínio. Os valores foram muito próximos um do outro, e podem ser considerados iguais levando em conta a margem de erro de cada um ou se fosse aplicado o arredondamento.

5.3 Compares os valores dos empuxos sobre cada corpo na água e no álcool. Explique a diferença.

R: Os dois corpos analisados possuem o mesmo volume e para corpos com mesmo volume, o empuxo é o mesmo em um mesmo líquido, ou seja, no álcool os dois corpos possuem o mesmo empuxo e na água ocorre o mesmo. Os empuxos são diferentes ao mudar de líquido, porque ele depende da densidade do fluido em o corpo está imerso, de acordo com a fórmula , onde E=empuxo, =densidade do fluido, = volume do líquido deslocado e g=gravidade. [pic 14][pic 15][pic 16]

5.4 Determine a massa específica de cada corpo diretamente das massas e dos volumes medidos e compares com os valores calculados através da Equação 7 para os dados obtidos com água.

R: Corpo de Alumínio

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Corpo de Ferro

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5.5 Repita a questão anterior, usando desta vez, os dados obtidos com álcool.

R:

Corpo de Alumínio

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Corpo de Ferro

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Nota-se que para os dois corpos as massas específicas calculadas de maneiras diferentes são divergentes, mas que diferem em no máximo 0,7.

5.6 Dois corpos diferentes porém de mesma massa, quando imersos num líquido, sofrem o mesmo empuxo?

R: O empuxo é proporcional à gravidade, a densidade do líquido e ao volume submerso (volume do objeto), como a gravidade e a densidade são constantes, dois corpo sorem o mesmo empuxo se possuem o mesmo volume independentemente do valor da massa de cada um desses objetos.

5.7 Que propriedade um líquido deve ter para que uma esfera de aço de 2,5kg de massa possa flutuar? A massa específica do aço é 7850 kg/m3.

R: Além de existir um equilíbrio onde o empuxo é igual ao peso, a densidade da esfera precisa ser menor que a densidade do líquido, o valor do peso aparente nulo e o valor do volume do líquido deslocado tem que ser menor que o volume da esfera

5.8 Como a massa específica do líquido influi no empuxo?

R: Quanto maior massa específica do líquido, maior será o empuxo, ou seja a massa específica do líquido é diretamente proporcional ao empuxo.

5.9 (a) Um cubo de gelo está flutuando em um copo de água. Quando o gelo fundir, o nível da água no copo subirá? Explique. (b) Se o cubo de gelo contém um pedaço de chumbo no seu interior, o nível da água baixará quando o gelo fundir? Explique.

R: (a) Sim. O nível da água subirá pelo fato do gelo ter menor densidade que a água liquida com isso parte do gelo fica exposto, por isso quando o gelo derreter essa parte que ficou fora aumentará o volume no copo.

(b) Não. Quando o gelo fundir apesar de ter menos conteúdo em água no cubo este volume que está "faltando" será ocupado pelo volume do pedaço de chumbo. Com isso, não alterando o volume inicial.

5.10 Um estudante tem 70,0kg de massa. (a) Supondo que seu volume é 0,080m3, qual o empuxo sobre o estudante devido ao ar? (b) Qual o peso aparente em kgf que o mesmo obtém ao se pesar? (c) Este estudante flutuaria na água? Justifique. (massa específica do ar 1,3 kg/m3).

R: (a)E = 1,3 x 0,08 x 9,8 = 1, 019 N