Disciplina: Física Teórica Experimental

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Campus: Santa Cruz

Disciplina: Física Teórica Experimental  II - CCE1155

Professor: Hugo Roque da Silva

EMPUXO

Rio de Janeiro, 20 de Fevereiro de 2019

                                       

1. Objetivo

   Comparar o volume do sólido através da geometria espacial e do empuxo.

1. Introdução

   

   Empuxo é o nome dado à força exercida por um fluido sobre um objeto mergulhado total ou parcialmente nele. Também conhecido como Princípio de Arquimedes, o empuxo sempre apresenta direção vertical e sentido para cima.

   Assim que um objeto qualquer é mergulhado em um fluido, ele começa a deslocá-lo. O empuxo corresponde ao peso do volume de líquido deslocado pelo objeto, sendo assim, podemos definir matematicamente o empuxo da seguinte forma:  

E = PDES

E = mDES . g

Sabendo que a densidade é fruto da razão entre a massa e volume de uma substância, podemos escrever que:

d = m/V → m = d.V

Reescrevendo a equação do empuxo, temos:

E = dL. VDES. g

Para essa equação, temos que:

dL = densidade do líquido;

VDES = volume de líquido deslocado;

g = aceleração da gravidade.

OBS.: O volume de líquido deslocado corresponde exatamente ao volume imerso do objeto no líquido.

⇨ Como surge o Empuxo?

   O empuxo surge por causa da diferença de pressão existente entre a parte inferior e superior de um objeto mergulhado em um fluido. A pressão na parte inferior, em virtude da maior profundidade, é maior que a pressão na parte superior, o que resulta no surgimento de uma força vertical para cima, o empuxo.

⇨ Quem explicou o empuxo?

   Essa força foi explicada por Arquimedes, matemático e engenheiro grego que foi incumbido por um rei de mostrar se a sua coroa era de ouro maciço ou se havia impurezas misturadas a ela. Enquanto tomava banho em uma banheira,

ele reparou que a água saía da banheira quando ele entrava e que seu corpo

estava sujeito a uma espécie de força. A partir daí, ele pôde desenvolver a sua ideia sobre o empuxo e enunciar que:

⇨ Casos de flutuação:

- Corpo afunda:

   Se um objeto mergulhado em um fluido afunda, podemos afirmar que a sua densidade é maior que a do líquido e que o seu peso é superior ao empuxo.

- Corpo em equilíbrio

   Se as densidades do corpo e do fluido forem iguais, o corpo permanecerá em equilíbrio no líquido e podemos afirmar que o empuxo é igual ao peso do corpo.

- Corpo boiando:

   Um objeto boia na superfície de um líquido sempre que sua densidade é menor que a densidade do líquido. Nesse caso, o empuxo que atua sobre o corpo é maior que seu peso.

⇨ Exemplo de aplicação

   Os submarinos utilizados pelas Forças Armadas são um exemplo clássico de aplicação do empuxo. Enquanto o submarino mantém-se flutuando na superfície da água, podemos afirmar que o empuxo é igual ao peso e a embarcação mantém-se em equilíbrio. Para submergir, o submarino enche alguns reservatórios com água, assim, seu peso torna-se superior ao empuxo e ele afunda.

1. Materiais utilizados

           -  Dinamômetro com precisão de 0,02N      

           -  Embolo

-  Becker

- Tripé

-  Água

-  Régua graduada (40cm)

• Ilustração:

      Dinamômetro (fixado a uma haste do tripé), Embolo e Becker                            

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     Régua graduada (40cm)

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4. Metodologia

• Utilizou-se a régua para medir a altura e o diâmetro do embolo;
• Pendurou-se o dinamômetro com o embolo a haste do tripé,determinando o peso do embolo (volume geométrico);
• Adicionou-se água no Becker;
• Imergiu-se o embolo no interior do Becker contendo água até que o

      mesmo fosse totalmente coberto pela água;

• Verificou-se o novo valor do peso indicado no dinamômetro.

5. Dados e Resultados

Altura do volume geométrico: 7,2 cm

Diâmetro: 2,8 cm

Raio: 1,4 cm

Sendo assim:

Volume do embolo = π.r².h

Volume do embolo = 3,14.(0,014) ².(0,072)