Balança hidrostática

balança hidrostatica

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SUMÁRIO


I. OBJETIVOS......................................................................................3
II. INTRODUÇÃO TEÓRICA............................................................3
III. MATERIAIS E MÉTODOS............................................................8
IV. RESULTADOS EXPERIMENTAIS.............................................10
V. CONCLUSÃO E DISCUSSÃO.....................................................11
VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................12

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I – Objetivos
Determinar o empuxo para a água e para o álcool, e a densidade do álcool, pelo método
da balança hidrostática;


II - Introdução Teórica

Balança Hidrostática

Balança Hidrostática para determinação de volume de sólidos irregulares.
Uma balança hidrostática é um mecanismo experimental destinado ao estudo da força
de impulsãoexercida por líquidos sobre os corpos neles imersos. Foi inventada
por Galileu Galilei.
Seu funcionamento se baseia no princípio de Arquimedes (um corpo perde
aparentemente um peso igual à quantidade de líquido ou gás deslocado) e está
especialmente concebida para a determinação de densidades de sólidos e líquidos. Este
tipo de balança é constituída por: prumo, termómetro, copo, alça, parafuso de
compensação, escala graduada, cursor superior deslizante, encaixe, cursor inferior
deslizante, pontas, parafuso para acerto e suporte. Estas balanças necessitam de ser
calibradas antes de se efectuar a medição de densidades.
O procedimento a ser seguido :
1. Pesa-se o mineral a seco
2. Pesa-se o mineral imerso em água, o que é conseguido pendurando o mineral em
um fio amarrado em um dispositivo ligado ao prato da balança. O recipiente
com água onde será imerso o mineral deverá ficar sobre o prato da balança, sem
tocá-lo, o que se consegue com uma plataforma ponte, apoiada sobre a mesa
onde está a balança.
A densidade relativa será calculada dividindo-se o peso do mineral a seco pela diferença
do peso a seco e do peso imerso em água, pois esta diferença nos dá, pelo Princípio de
Arquimedes, o empuxo a que está sendo submetido o mineral, que é igual ao peso do
volume de água deslocado pelo mineral, sendo que este volume é o volume do mineral.
A densidade relativa é dada por:

onde é o peso a seco e o peso imerso na água.

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A balança hidrostática é uma balança cujo funcionamento se baseia no princípio de
Arquimedes (um corpo perde aparentemente um peso igual à quantidade de líquido ou
gás deslocado) e está especialmente concebida para a determinação de densidades de
sólidos e líquidos.
Este tipo de balança é constituída por: prumo, termómetro, copo, alça, parafuso de
compensação, escala graduada, cursor superior deslizante, encaixe, cursor inferior
deslizante, pontas, parafuso para acerto e suporte.
Estas balanças necessitam de ser calibradas antes de se efetuar a medição de densidades.


Empuxo

Ao entrarmos em uma piscina, nos sentimos mais leves do que quando estamos fora dela.
Isto acontece devido a uma força vertical para cima exercida pela água a qual
chamamos Empuxo, e a representamos por .
O Empuxo representa a força resultante exercida pelo fluido sobre um corpo. Como tem sentido
oposto à força Peso, causa o efeito de leveza no caso da piscina.
A unidade de medida do Empuxo no SI é o Newton (N).


Princípio de Arquimedes

Foi o filósofo, matemático, físico, engenheiro, inventor e astrônomo grego Arquimedes (287a.C.
- 212a.C.) quem descobriu como calcular o empuxo.
Arquimedes descobriu que todo o corpo imerso em um fluido em equilíbrio, dentro de um campo
gravitacional, fica sob a ação de uma força vertical, com sentido oposto à este campo, aplicada
pelo fluido, cuja intensidade é igual a intensidade do Peso do fluido que é ocupado pelo corpo.

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Assim:

onde:
=Empuxo (N)
=Densidade do fluido (kg/m³)
=Volume do fluido deslocado (m³)
g=Aceleração da gravidade (m/s²)

Exemplo:
Em um recipiente há um líquido de densidade 2,56g/cm³. Dentro do líquido encontra-se um
corpo de volume 1000cm³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido por este corpo?
Dado g=10m/s²


Peso aparente

Conhecendo o princípio de Arquimedes podemos estabelecer o conceito de peso aparente, que é
o responsável, no exemplo dado da piscina, por nos sentirmos mais leves ao submergir.
Peso aparente é o peso efetivo, ou seja,aquele que realmente sentimos. No caso de um fluido:

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Hidrostática

Até agora estudamos o comportamento dos planos e corpos em um meio onde há ar ou
vácuo, ou seja, o meio não interfere no comportamento.
Mas e se aplicarmos uma força em um corpo que se encontra sobre a água ou outro
fluido qualquer?
Sabemos que o efeito será diferente. Se estudarmos as propriedades de um líquido em
equilíbrio estático, estas propriedades podem ser estendidas aos demais fluidos.
Chamamos hidrostática a ciência que estuda os líquidos em equilíbrio estático.

Fluido

Fluido é uma substância que tem a capacidade de escoar. Quando um fluido é
submetido a uma força tangencial, deforma-se de modo contínuo, ou seja, quando
colocado em um recipiente qualquer, o fluido adquire o seu formato.
Podemos considerar como fluidos líquidos e gases.
Particularmente, ao falarmos em fluidos líquidos, devemos falar em sua viscosidade,
que é a atrito existente entre suas moléculas durante um movimento. Quanto menor a
viscosidade, mais fácil o escoamento do fluido.

Densidade

Quando comparamos dois corpos formados por materiais diferentes, mas com um
mesmo volume, quando dizemos que um deles é mais pesado que o outro, na verdade
estamos nos referindo a sua densidade. A afirmação correta seria que um corpo é mais
denso que o outro.
A unidade de densidade no SI é kg/m³.
A densidade é a grandeza que relaciona a massa de um corpo ao seu volume.

Onde:
d=Densidade (kg/m³)
m=Massa (kg)
V=Volume (m³)

Exemplo:

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Qual a massa de um corpo de volume 1m³, se este corpo é feito de ferro?
Dado: densidade do ferro=7,85g/cm³
Convertendo a densidade para o SI:

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III - Materiais e Métodos


Bécker

Esfera de aço
Fluido (água; álcool)
Balança


Bécker
Esfera de aço
200ml água
200ml álcool uso doméstico 46%, densidade 20º C: 0,91 g/cm³ (NPNZUMBI)
Balança de precisão


Procedimento experimental:

01 – Encontrar o peso real, peso aparente e calcular o empuxo para a água e para o
álcool
*Pesar o bécker com a esfera (peso real);
*Colocar o líquido no béquer e pesar com a esfera (peso aparente);
*Calcular o empuxo para a água e para o álcool;

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02 – Calcular a densidade do àlcool, sabendo que a densidade padrão da água é 1g/cm³

E h2o = d água . V deslocado . g
E álcool = d álcool . V deslocado. G

d álcool = (E álcool . d h2o) / E h2o

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IV - Resultados Experimentais

1)
Em água(200ml):
MH2O=41,067g
Paparente=0,4024566g
Preal=0,4590124g
EH2O=Preal-Paparente=0,4590124-0,4024566=0,0565558N

Em álcool(200ml):
Málcool-41,830g
Paparente=0,409934g
Preal=0,4590124
Eálcool=Preal-Paparente=0,4590124-0,409934=0,0490784N

2)
dálcool=(Eálcool*dH2O)/EH2O=(0,0490784*1)/0,0565558=0,86778724g/cm³

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V - Conclusão e Discussão

Através do experimento pode-se observar que o empuxo da água (0,0565558N) é
maior do que do álcool (0,0490784N).
Com os dados obtidos pode-se calcular a densidade do alcool, onde obteve-se um
resultado próximo ao esperado, (calculado 0,86 g/cm³, esperado 0,91 g/cm³ ). Pode-se
explicar essa pequena diferença pelas variações de temperatura , pressão, evaporação, e
quantidade de fluido em cada experimento. Devido a essas perdas obteve-se um valor
calculado menor que o esperado.

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VII - Referências Bibliográficas

http://www.infopedia.pt/$balanca-hidrostatica_
http://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/Paradoxo_hidro_GALILEU.pdf
http://pt.scribd.com/doc/23114426/balanca-hidrostatica#scribd
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/pres
sao.php