O Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas

Universidade Federal do Maranhão – UFMA

Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas – CCET

Departamento de Fisica – DEFIS

FÍSICA EXPERIMENTAL II

Medida de densidade de sólidos pelo método de Arquimedes

Gustavo Tales

Lália Diniz dos Santos

Nimai Nogueira Socha

Domingos Gabriel Gama    

São Luís

2017

Resumo

O relatório abordará o experimento realizado em laboratório para a determinação da densidade de um corpo sabendo apenas a massa através da medida dada por dinamómetros, porém de volume desconhecido.
conceitos de hidrostática tal como empuxo serão abordados e usados para a determinação do valor da densidade de cada material do experimento.

Introdução

A parte da física que estuda o comportamento de fluidos em repouso é denominada hidrostática.

Fluido é toda substância que não possui forma própria, e então, assume a forma do recipiente e onde despejado de forma a se encontrar em posição de menor energia para o sistema
assim como qualquer corpo, um fluido possui densidade dada pela expressão da massa dividida pelo volume. O sistema internacional de unidade(SI) é dado de firma que a densidade da água é dada por ρágua = 1 g/cm3 ou 1000 kg/m3.

É possível calcular a densidade de um material qualquer sabendo apenas qual o valor seu peso e tendo a disposição um recipiente contendo um líquido de densidade conhecida, e o erro de medida dependerá da precisão do dinamómetro utilizado.

 Teoria

Um breve estudo sobre o que será utilizado:

Tratando-se de um corpo solido ligado a um dinamômetro podemos saber que o peso do sólido é dado por P = MS.g, com Ms = massa do sólido e g = aceleração da gravidade
para tal corpo completamente submerso num líquido de densidade ρL e preso num dinamómetro, temos:

                    ou                                                                                           (1.1)                                                                     [pic 1][pic 2]

Onde PA = peso aparente, medido no dinamómetro

 E = empuxo

Sabendo que o valor da força de empuxo corresponde a o peso do volume de líquido deslocado pelo corpo sólido de volume Vs , temos:

[pic 3]

Se a densidade do sólido é dada por ρS = MS / VS , então:

[pic 4]

Então, pela (1.1):                                                                                                                   (1.2)[pic 5]

Temos a razão entre o peso aparente e o peso real do sólido:

                                                                                                                                                                  (1.3)[pic 6]

Então a (1.2) fica:                                                                                                            [pic 7]

Temos então o valor da densidade do sólido dado pela expressão:

                                                                                                                                            (1.4) [pic 8]

Objetivos

Determinar a densidade de dois materiais sólidos utilizando conceitos simples de física de flúidos.

Materiais

• Becker
• Suporte
• Dinamómetro de Mola
• Dinamómetro de Torção
• Água
• Amostra de Cobre
• Amostra de Quartzo

 Procedimento Experimental

O mesmo experimento foi realizado utilizando em cada uma das vezes um dos dinamómetros.

Calibrou-se cada um dos dinamómetros com seus respectivos suportes, assim como se faz a tara em uma balança para desprezar o peso do suporte que segura o corpo o qual procura-se a densidade.

Então, foi medido o peso de cada amostra, colocando-as no individualmente e de forma numerada no suporte e observando nos dinamómetros a força peso de cada amostra. Tal medida corresponde ao peso real do sólido.

Então, os suportes foram introduzidos num Becker contendo água de forma que ficassem completamente submersos, e os dinamómetros foi calibrados novamente.

Agora, foram introduzidos individualmente no suporte cada amostra e anotado o peso medido pelo dinamómetro. Nessa segunda parte do experimento, foi obervado que o peso apontado nos dinamómetros diminuiu, pela existência da força de empuxo do líquido.

20 amostras foram utilizadas, sendo elas 5 amostras de cobre e 5 de quartzo para cada um dos dinamómetros.

Com os dados das tabelas e as equações encontradas foi calculado o valor da densidade do sólido.

Resultados e Discussões

As medidas dos pesos foram anotadas nas tabelas abaixo. O peso da amostra seca corresponde ao valor de P e amostra imersa ao valor de Pa na eq. (1.3)

Tabela 1: medidas dos pesos e dos pesos aparentes realizadas pelo dinamômetro de mola:

QUARTZO PESO (N)		COBRE PESO (N)
AMOSTRA SECA	AMOSTRA IMERSA	AMOSTRA SECA	AMOSTRA IMERSA
2,0 x10-2	1,5 x10-2	3.5 x10-2	3,1 x10-2
4,0 x10-2	2,2 x10-2	3,0 x10-2	2,5 x10-2
2,0 x10-2	1,2 x10-2	2,5 x10-2	2,2 x10-2
4,5 x10-2	2,8 x10-2	3,8 x10-2	3,3 x10-2
2,0 x10-2	1,5 x10-2	3,0 x10-2	2,6 x10-2