Mecânica dos fluidos - principio de arquimedes
Por: Hugo.bassi • 18/4/2018 • 1.462 Palavras (6 Páginas) • 372 Visualizações
...
[pic 15]
A massa do fluido, , pode ser escrita em termos da densidade[pic 16]
[pic 18][pic 17]
[pic 19]
Onde é o volume do fluido deslocado.[pic 20]
Substituindo a Eq. (5) na Eq. (4) temos[pic 21]
[pic 22]
Organizando os termos temos
[pic 23]
Da Eq. (6) vemos que o empuxo depende apenas do fluido no qual o objeto está submerso, sendo que o objeto determina apenas a quantidade de fluido que será deslocado.
O peso que um corpo possui quando está completamente submerso em um fluido é chamado de peso aparente. O peso aparente é a diferença entre o peso real do objeto e o empuxo.[pic 24]
[pic 25]
- Metodologia
O experimento foi efetuado no Laboratório de Ondas e Termodinâmica, da UFERSA, localizada em Caraúbas, Rio Grande do Norte, e teve duração de duas horas-aula no dia 28 de março de 2016.
- Materiais
- Tripé triangular com haste principal e suporte;
- Dinamômetro;
- Recipiente em formato cilíndrico com êmbolo;
- Seringa sem agulha;
- Béquer contendo água.
- Procedimento Experimental
- Mediu-se somente o peso do embolo.
- Montou-se o sistema mostrado na Figura 04. Realizou-se a medida do peso do sistema (recipiente cilíndrico sem água + êmbolo) utilizando o dinamômetro. Essa medida foi chamada de D1.
- Adicionou-se água lentamente ao béquer e observou-se o que acontecia com o êmbolo e a medida do seu peso no dinamômetro.
- Anotou-se a medida do peso do êmbolo – realizada pelo dinamômetro – quando ele estava completamente imerso na água. Essa medida foi chamada de D2.
- Encheu-se cuidadosamente, com o auxílio de uma seringa, o recipiente cilíndrico com água e observou-se o que ocorria com a medida do dinamômetro. Essa medida foi chamada de D3.
[pic 26]
Figura 04 – Sistema utilizado no experimento sobre o Princípio de Arquimedes.
- Resultados e Discussão
As medidas obtidas no experimento encontram-se na Tabela 01.
Tabela 01 – Medidas realizadas no experimento do Princípio de Arquimedes
Descrição
Peso (N)
Peso do embolo (Pêmbolo)
0,62
Peso do sistema (D1)
0,86
Peso do sistema com o êmbolo submerso em água (D2)
0,42
Peso do sistema com o recipiente cilíndrico cheio de água (D3)
0,86
Os pesos D1 e D2 são coerentes, sendo D2 maior do que D1, em que a diferença entre os pesos corresponde ao peso do recipiente cilíndrico.
À medida que é adicionada água no béquer, no qual o êmbolo está, a medida do dinamômetro diminui, tornando possível a observação clara da realização do empuxo pela água, agindo de forma a diminuir o peso do sistema.
Quando se adicionou água no recipiente cilíndrico acoplado ao êmbolo o dinamômetro apontou um peso D3 igual ao peso D1. De fato, o volume do recipiente deve ser do mesmo volume do êmbolo e, consequentemente, igual ao volume de água deslocada pelo êmbolo. Esse volume de água deslocada pelo êmbolo possui peso igual ao peso do êmbolo. Dessa forma o acréscimo da água no recipiente, com peso igual ao peso do embolo, compensou o volume de água deslocada e o dinamômetro voltou à medida de quando o embolo não estava submerso.
Através das medidas D1 e D2 podemos definir o empuxo aturado pelo êmbolo.
[pic 27]
[pic 28]
[pic 29]
O volume de água deslocada pelo êmbolo pode ser determinando a partir da Equação (7), daí
[pic 30]
[pic 31]
[pic 32]
[pic 33]
O diâmetro do êmbolo é , e assim, seu raio é ; a altura do êmbolo é . Daí pode-se calcular o volume real do êmbolo. Vejamos:[pic 34][pic 35][pic 36]
[pic 37]
[pic 38]
[pic 39]
Comparando o volume calculado a partir dos dados obtidos no experimento, com o volume real do êmbolo, vemos que os valores são idênticos.
- Conclusão
O experimento executado proporcionou uma proximidade entre os conceitos físicos estudado em sala de aula e o mundo no qual estamos inseridos. A partir dele, foi possível observar o empuxo realizado sobre o êmbolo, fazendo o seu peso (peso do sistema) diminuir no momento em que estava submerso. Ficou evidenciado que os objetivos foram alcançados, pois foi possível validar o princípio de Arquimedes, e do empuxo, visto que os valores experimentais obtidos foram idênticos aos valores determinados de acordo com a teoria. Podendo-se citar as medidas D1 e D3, como também o volume do êmbolo, determinado experimentalmente e teoricamente, obtendo-se valores iguais.
-
...