Experimento sobre o Princípio de Arquimedes: Análise da Força de Empuxo

13 Princípio de Arquimedes 131 Objetivos 1 Determinar experimentalmente a presença da força de empuxo 2 Constatar a veracidade do Princípio de Arquimedes 3 Verificar a dependência do empuxo em relação à densidade do líquido deslocado 4 Determinar experimentalmente a densidade de um corpo através da força empuxo sofrida por ele ao ser submerso em fluido 132 Materiais utilizados Tripé universal horizontal com sapatas niveladoras e haste para fixação Cilindro de Arquimedes dotado de recipiente e êmbolo Béquer de 250 ml 01 dinamômetro de 2 N 01 uma seringa sem agulha Paquímetro Sal Álcool Colher descartável 133 Procedimentos experimentais 1331 Comprovação Experimental da Força de Empuxo 1 Retire lentamente o êmbolo de dentro do conjunto denominado de cilindro de Arquimedes e em seguida compare o volume do êmbolo com o volume da cavidade oca presente no cilindro após a retirada do êmbolo 2 Calibre a escala do dinamômetro de 2 N para realizar medidas na direção vertical e em seguida pese o conjunto formado pelo cilindro e seu êmbolo e anote o peso do corpo P na folha de dados 3 Pendure o êmbolo na parte inferior do cilindro oco e ambos ao dinamômetro conforme ilustrado na Figura 131 Em seguida ajuste a altura da haste de sustentação de modo que o êmbolo quando pendurado fique a uns 5 milímetros acima da mesa 4 Posicione um béquer com água sobre a bancada e em seguida mergulhe lentamente o êmbolo ainda conectado a parte inferior do cilindro oco e ambos ao dinamômetro Com o auxílio do dinamômetro anote na folha de dados o módulo do peso aparente Pa do corpo dentro líquido 5 Compare os valores do peso do corpo obtidos fora e dentro do líquido e expliquem a principal causa da diferença entre eles Em seguida obtenha o módulo a direção e o sentido da força que provocou a aparente diminuição de peso sofrida pelo corpo e anote seus resultados na folha de dados pelo corpo quando ele estiver completamente submerso 4 Determine a densidade do corpo de prova e compare com seu valor teórico posteriormente explique as causas das possíveis diferenças 6 Submerja a metade do êmbolo na água e obtenha o novo valor do empuxo posteriormente anote o valor obtido na folha de dados 7 Compare o valor obtido com o módulo do empuxo encontrado quando o êmbolo estava completamente submerso e discutam se há ou não uma relação direta entre o volume submerso do corpo e a força de empuxo 1 Estudar o comportamento de um gás em função da pressão mantendo a temperatura constante 2 Construir e interpretar o gráfico que relaciona a pressão exercida sobre um gás versus o volume por ele ocupado 3 Construir e interpretar o gráfico que relaciona a pressão de um gás com o inverso de seu volume 4 Verificar a validade da Lei de Boyle e Mariotte para uma transformação isotérmica de uma massa gasosa 142 Materiais utilizados Tripé com haste e sapatas niveladoras Haste metálica com 400 mm Painel posicionado Parafuso micrométrico com escala espelhada Manípulo Seringa em vidro resistente com escala volumétrica Válvula Tubo de conexão Manômetro com fundo de escala de 2 kgfcm² 1332 Verificação experimental do Princípio de Arquimedes 1 Mantendo novamente o êmbolo submerso utilize a seringa para encher o recipiente superior cilindro oco com água líquida e em seguida obtenha a indicação do dinamômetro quando o recipiente estiver completamente cheio dágua Compare o valor registrado com o módulo do peso do corpo obtido fora do líquido e discutam seus resultados 2 Compare o volume da água contida no recipiente com o volume do êmbolo que foi submerso Em seguida compare o peso do volume do líquido deslocado pelo êmbolo submerso com o valor do empuxo e discutam seus resultados 3 Discutam sobre a veracidade da seguinte afirmação Todo corpo mergulhado em um fluido fica submetido à ação de uma força vertical orientada de baixo para cima denominada empuxo de módulo igual ao peso do volume do fluido deslocado Em seguida demonstre através do conceito de massa específica a expressão matemática da força de empuxo E 1333 A influência da densidade do fluido no valor do empuxo 1 Com o auxílio da colher descartável dissolva uma quantia de sal no béquer até obter uma solução levemente saturada de água e sal Posteriormente mergulhe lentamente o êmbolo no béquer contendo água salgada e determine o módulo do empuxo sofrido pelo êmbolo quando ele está completamente submerso 2 Descarte a água salgada num local apropriado e repita o procedimento anterior com álcool 3 Compare os valores dos empuxos obtidos utilizando água o álcool e a solução saturada de água e sal e posteriormente expliquem as possíveis diferenças entre eles 4 Com o auxílio do paquímetro obtenha o diâmetro e a altura do êmbolo posteriormente calcule o valor do volume do fluido deslocado e obtenha as massas específicas do álcool e da água salgada 1334 Determinando a densidade de um sólido através do empuxo 1 Descarte o álcool contido num béquer no local apropriado e completeo com água Em seguida substitua o duplo cilindro de Arquimedes por um dos corpos de prova e ajuste a altura da haste de sustentação 2 Com o auxílio do dinamômetro meça o peso de um corpo de prova fora do líquido e anote o resultado na folha de dados 3 Mergulhe lentamente o corpo de prova no béquer contendo água meça o peso aparente do corpo de prova e em seguida determine o módulo do empuxo sofrido