Experimento de Vasos Comunicantes

Experimento de Vasos Comunicantes

[pic 1]

Disciplina: Física Experimental II

Professor (a): Gentil Oliveira Pires

Aluno: Pedro Victor Silva Mariano

Matricula: 201501048627

Turma: 3092

Vasos Comunicantes

• Objetivo:

O objetivo deste experimento é observar e coletar dados através dos Vasos Comunicantes.

• Introdução Teórica:

Vasos comunicantes é um sistema que possui dois ou mais recipientes interligados entre si por uma mangueira ou duto, que tenham a capacidade de escoar o fluido entre os recipientes. Esses recipientes permanecem intercomunicados através de fluidos neles existentes, frisando que só pode ter um único tipo de fluido para que o principie de dos vasos comunicantes seja aplicável, que terá sempre o mesmo nível de suas colunas liquidas quando expostos a mesma pressão atmosférica.

A Lei que está intimamente ligada ao princípio dos vasos comunicantes, é a Lei de Stevin:

Simon Stevin foi físico e matemático, nasceu na Bélgica e dedicou seus estudos e pesquisas no campo da estática e da hidrostática. No fim do século 16, avançou suas pesquisas no campo da geometria vetorial. Por fim, ele demostrou, através de experimentos, “que a pressão exercida por um fluido depende exclusivamente da sua altura”.

• Lei de Stevin:

Está ligada com relações que se pode fazer sobre a pressão atmosférica e a pressão nos fluidos. Com as pesquisas na área da hidrostática, considera-se um liquido qualquer que está em equilíbrio, a partir daí se percebe grandezas a analisar, como: massa ou densidade específica à aceleração gravitacional local (g) e a altura da coluna de liquido (h).

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

• Demonstração do Teorema de Stevin:

Para visualizar melhor, será usado um reservatório que contém um fluido de densidade “d”, onde a aceleração da gravidade é “g”. O teorema diz que se nós temos um ponto A e outro ponto B, a pressão no ponto B é: entre os pontos A e B.[pic 5]

No reservatório abaixo:

[pic 6]

Existe uma amostra, onde no nível 1 se localiza o ponto p1 e nível 2 o ponto p2. Os dois pontos da amostra são paralelos e tem a área igual a A, e a altura igual a: . [pic 7]

Se esta amostra se encontra em equilíbrio, significa que as forças resultantes que agem nesta amostra é igual a zero.

As forças que agem na amostra são:

- O peso da amostra: .[pic 8]

- Força exercida na face superior da amostra: .[pic 9]

- Força exercida na face inferior da amostra: .[pic 10]

Logo, se as forças resultantes nesta amostra for igual a zero, significa que:

, sendo a massa da amostra igual a:  e o volume: . Então, o peso da amostra será : .[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

Substituindo:  em , teremos: . [pic 15][pic 16][pic 17]

Se dividirmos:  pela a área A da amostra: , teremos a pressão em cada um dos pontos A e B:[pic 18][pic 19]

[pic 20]

Pode-se observar que a pressão no ponto B é significamente maior que do que a pressão no ponto A, pois o ponto B se encontra em uma profundidade maior, suportando uma coluna maior de líquido.

• Materiais e métodos:

• Materiais:

- Painel com vasos comunicantes:

O modelo utilizado foi EQ048 e tem como função o estudo da hidrostática, auxiliando no estudo e desenvolvimento do princípio dos vasos comunicantes.

[pic 21]

Figura 1: Vasos comunicantes da Cidepe

- Régua metálica milimetrada (45,0  0,5) mm:[pic 22]

O modelo utilizado foi EQ003A milimetrada de 0 a 500 mm e tem a função de medir.

[pic 23]

Figura 2: Régua Milimetrada da Cidepe

- Aplicativo Bubble level:

O aplicativo foi utilizado através do celular e tem a função de nivelar irregularidades.

[pic 24]

Figura 3

• Métodos:

A princípio o professor apresentou os materiais que seriam usados para o experimento, os vasos comunicantes que já havia água em seus vasos e a régua milimetrada de metal.

Antes de iniciar o experimento, a base dos vasos comunicantes foi nivelada através do celular utilizando o aplicativo Bubble Level, para manter a base nivelada e também reduzir a margem de erro:

[pic 25]

Figura 4

Com a base nivelada, foi iniciada a experiência (conforme a figura 1), abaixo do marco zero. Mas para que fosse observada de modo correto e coletada as medidas, tinha que manter a posição dos olhos na altura dos vasos e ao mesmo tempo manter a postura firme e ereta, pois se os vasos fossem observados de cima para baixo poderia ter um erro de refração. Em seguida foram anotadas de início as medidas dos três vasos (esquerdo, central e direito) de acordo com a escala graduada (mm) do equipamento:

[pic 26]

Figura 5

Foram medidas as alturas do nível da água dos três vasos, com a régua milimetrada, na forma vertical como mostra a figura abaixo:

[pic 27]

Figura 6

Em seguida, os vasos comunicantes foram inclinados, esquerda:

[pic 28]                           [pic 29]                  [pic 30]       

Figura 7

Para que pudéssemos observar se as alturas dos níveis da água de cada vaso fossem iguais sendo coletadas e observadas as alturas dos níveis dos três vasos nas respectivas inclinações. Por fim, os dados foram analisados e organizados em tabelas, que poderá ser vista no tópico: Análise dos resultados.