ESTUDO DA RELAÇÃO EMPUXO – VOLUME – PESO

Aurélio Pinheiro Garcia Santos

Sara Heiderick Faria Laboratório de Física – UCAM Niterói – RJ

Objetivo:

Identificar o empuxo como a aparente diminuição da força peso de um corpo

submerso num líquido. Iremos verificar experimentalmente a atuação do empuxo sobre um corpo com quatro parciais diferentes de seu tamanho imerso em um líquido (especificamente, água). Introdução Teórica:

Quando retiramos algo de dentro de um vasilhame cheio de água ou até mesmo

quando estamos brincando dentro de uma piscina, temos a sensação de que o que está mergulhado na água está mais leve. Tal fato ocorre devido à ação de uma força vertical dirigida para cima. Essa força é denominada de empuxo. Isto ocorre, pois todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de uma força vertical para cima, o empuxo, igual ao peso do líquido deslocado, então, a impressão que nós temos do corpo ser mais leve, é chamado de peso aparente, que resulta da subtração entre o peso real menos o empuxo.

Material Utilizado:

• Becker 500 ml;

• Tripé Universal Delta; • Régua 30 cm; • Dinamômetro; • Mufa; • Objeto de teste (peso) em forma cilíndrica; • Lápis; • Folha de anotações.

Montagem (esquema): Acoplar a mufa ao tripé universal delta, e posicionar o dinamômetro nas garras da mufa. Prender o peso ao anzol do dinamômetro localizado em sua extremidade posicionando-o acima do becker com água para futura imersão do peso.

Procedimento:

Vamos variar o volume do corpo do cilindro que estará submerso no becker com 500 ml com água, utilizando uma régua para definir os quatro comprimentos distintos. Em cada um desses quatro procedimentos iremos averiguar no dinamômetro a variação que o peso apresenta com a imersão de diferentes tamanhos. Após esses dados anotados temos que aferir o volume que o peso.

Cálculos e Gráficos:

Volume Cilindro Imerso

Fórmula: Vs = π • r 2 • h

Altura imersa (cm) Volume (cm3)

0,0 0

2,0 9,817477044

4,0 19,63495409

5,0 24,54369261

6,5 31,90680039

Obs.: A intensidade do empuxo é igual ao peso do líquido que preencheria o volume ocupado pelo peso teste (cilindro)

Dados do Cilindro

Valor Unidade

Altura 6,5 cm

Diâmetro 2,5 cm

Raio 1,25 cm

Dados do Fluido (água)

Valor Unidade

Densidade (µ) 0,9970479 g/cm3

Volume total 500 ml

Dados p/ Cáculo

π (Pi) 3,141592654

g (m/s2) 9,80665

Peso x Altura

Valores

Altura (cm) Peso (N)

6,5 80 x 10-3

5,0 180 x 10-3

4,0 280 x 10-3

2,0 340 x 10-3

0,0 400 x 10-3

Empuxo

Fórmula: E = Vs • µa • g

Volume Imerso (cm3) Peso (N) Empuxo (N)

0 400 x 10-3

0,0000000

9,8174770438 340 x 10-3

95,9923432

19,6349540875 280 x 10-3

191,9846864

24,5436926094 180 x 10-3

239,9808580

31,9068003922 80 x 10-3

311,9751154

Gráfico 1 – Peso Cilindro x Volume Imerso: Peso Cilindro x Volume Imerso

80

180

280

340

400

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 25 32

Volume (cm3)

Pe

so

Cil

ind

ro (

N)

Gráfico 2 – Empuxo x Volume:

Empuxo x Volume

312

240

192

96

0

0

50

100

150

200

250

300

350

0 10 20 25 32

Volume (cm3)

Em

pu

xo

(N

)

Gráfico 3 – Peso x Empuxo:

Peso x Empuxo

80

180

280

340

400

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 96 192 240 312

Empuxo (N)

Pe

so

Cil

ind

ro (

N)

Conclusão: Os gráficos 1, 2 e 3 descrevem exatamente os propósitos de nosso experimento. Gráfico 1 – Podemos concluir que o quanto maior for o volume do peso teste imerso no fluido em questão menor será seu peso (E > P), e caso o objeto esteja alinhado com a superfície que o fluido forma temos (P = E). Gráfico 2 – Avaliamos que o empuxo é diretamente proporcional ao volume, ou seja, ao aumentarmos o volume imerso percebemos automaticamente o aumento da intensidade do empuxo e conseqüentemente uma redução no peso do teste como podemos ver no gráfico 3. Gráfico 3 – Com a redução do volume imerso temos uma redução do empuxo, as forças que influenciam o peso teste são reduzidas, esse então retorna ao seu peso em condições normais.

Referência bibliográfica: Fundamentos de Fisica - Vol.2 - Gravitaçao , Ondas , Termodinâmica Autor: Resnick, Robert ; Walker, Jearl; Halliday, David Editora: Ltc