Experimento 03 - Procedimento Experimental - Verificação do Princípio de Arquimedes

1 Data: ______/__________ /______ Nome: ____________________________________________________________________ Nome: ____________________________________________________________________ Nome: ____________________________________________________________________ Nome: ____________________________________________________________________ Nome: ____________________________________________________________________ Nome: ____________________________________________________________________

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A preparação antes de vir ao laboratório, a maneira de proceder dentro do laboratório e forma de execução dos experimentos são apresentadas no Plano de Ensino da disciplina. Os alunos devem lê-lo integralmente; em especial, os alunos que nunca frequentaram um ambiente de laboratório.

O aluno deve trazer o Roteiro do Experimento, disponibilizado previamente pelo professor, e ter estudado o roteiro antes do início do experimento. No relatório final devem constar as operações necessárias para a obtenção das respostas solicitadas em termos de tabelas, gráficos, cálculos, diagramas, esquemas, etc. Respostas sem o procedimento utilizado para obtê-las não serão consideradas.

2. OBJETIVOS GERAIS

Neste experimento, você estudará o princípio de Arquimedes. "Todo corpo mergulhado num fluido em repouso sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo."'

3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

2 • Verificar o princípio de Arquimedes.

• Determinar experimentalmente a densidade do alumínio.

4. MATERIAL UTILIZADO

• 2 Bases de tripé;

• 1 Barra de tripé, 25 cm; • 1 Barra de tripé, 50 cm; • 1 Bloco com luvas de encaixe; • 1 Alça;

• 1 Dinamômetro 1,5 N;

• 1 Balança de precisão de duas casas decimais; • 1 Proveta, 250 ml;

• 1 Cilindro de medição, 100 ml; • 1 Barbante;

• 1 Bloco retangular de alumínio; • 1 Cilindro de alumínio; • 1 Peça de X1; • 1 Peça de X2; • Trena; • Régua; • Paquímetro; Observações:

I. Todo instrumento de medida é delicado. Deve-se sempre manuseá-lo de maneira adequada, com muito cuidado para não o danificar.

II. O material disponibilizado nas bancadas é de responsabilidade dos alunos que a ocupam. Ao final de cada experimento, o material deve ser arrumado sobre a bancada. Todo e qualquer material que for extraviado ou danificado será reposto pelos integrantes da equipe de estudantes responsável por ele. As bancadas serão inspecionadas depois de cada experimento.

5. PROCEDIMENTO/ATIVIDADE EXPERIMENTAL

3 Para obtenção da densidade da água proceda da seguinte forma.

i. Meça a massa da proveta Mp sem água.

ii. Coloque uma certa quantidade de água na proveta e meça o volume de água na proveta V1.

iii. Meça a massa de água na proveta, m1, subtraindo da massa da proveta com água,

M1, a massa da proveta vazia, Mp.

a) (2)Calcule e preencha a Tabela 1 com os valores das massas e suas incertezas

associadas.

(MP ±ΔMP) (kg) (M1±ΔM1) (kg)

Tabela 1: Mp º massa da proveta; M1 º massa da proveta + massa m1;

b) (2)Determine V1 e calcule m1 e sua incerteza e preencha a Tabela 2 com os valores

requisitados.

(m1 ±Δm1) (kg) (V1±ΔV1) (m3)

4 proveta, Δm1 e são as suas respectivas incertezas associadas;

c) (4)Determine uma equação a densidade da água, ρA, e para a sua incerteza associada,

ΔρA. Calcule os seus valores utilizando o volume e massa e preencha a Tabela 3.

(ρA±ΔρA) (kg /m3)

5 5.2. VERIFICAÇÃO DO PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES E DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DA DENSIDADE DO

ALUMÍNIO

Para a verificação do princípio de Arquimedes e a determinação da densidade do alumínio proceda da seguinte forma.

i. Meça a massa, mAL, e determine o volume, VAL, e a incerteza associada, ΔVAL, do

bloco de alumínio.

6 (mAL ±ΔmAL) (kg) (VAL±ΔVAL) (m3)

Tabela 4: mp º massa do bloco/cilindro de alumínio e Vp º volume do bloco/cilindro

de alumínio;

ii. Puxar o barbante através da perfuração no bloco/cilindro de alumínio e atar de modo que o bloco/cilindro de alumínio possa ser pendurado no dinamômetro.

iii. Pendurar o bloco/cilindro de alumínio no dinamômetro no ar e medir a tração na corda, T1.

iv. Encher de água a proveta o suficiente para cobrir o objeto a ser submerso sem que ele toque o fundo da proveta e sem que a água transborde para fora dela.

v. Mergulhar completamente na água o bloco/cilindro de alumínio no dinamômetro e medir o novo valor da tração na corda, T2.

7 e) (3)Preencha a Tabela 5 com os valores requisitados e determine as incertezas

associadas.

(T1±ΔT1) (N) (T2±ΔT2) (N) (Vd±ΔVd) (m3)

Tabela 5: T1 º tração medida no dinamômetro para o bloco de alumínio no ar, T2 º

tração medida no dinamômetro para o bloco de alumínio totalmente submerso na água, Vd

º volume de água deslocada pelo bloco de alumínio;

f) (4) Determinar a força-peso, FP e a sua incerteza, associada ao bloco/cilindro de

8 g) (6)Calcular o empuxo, FA1, que age sobre o bloco/cilindro de alumínio, através da

segunda lei de Newton.

h) (6)Calcular o empuxo, FA2, que age sobre o bloco/cilindro de alumínio, através do

9 i) (6) Calcular a incerteza associada a FA1 eFA2.

j) (3)Preencha a Tabela 6 com os valores requisitados e suas incertezas associadas.

(FP±ΔFP) (N) (FA1±ΔFA1) (N) (FA2± FA2) (N)

Tabela 6: FP º força-peso associada ao bloco de alumínio; FA1 º empuxo que age sobre o

bloco de alumínio determinado através da segunda lei de Newton, FA1 º empuxo que age

sobre o bloco de alumínio determinado através do volume de água deslocado;

k) (3)Compare FA1 com FA2 e verifique se o princípio de Arquimedes é valido. Explique

10 l) (4)Calcule a densidade do alumínio, ρAL1, e sua incerteza, ΔρAL1, através da relação

entre a sua massa, mAL, e o seu volume, VAL, e preencha a Tabela 7.

(ρAL1±ΔρAL1) (kg /m3)

11 m) (4)Calcule a densidade do alumínio, ρAL2, e sua incerteza, ΔρAL2, através do princípio

de Arquimedes e preencha a Tabela 8.

(ρAL2±ΔρAL2) (kg /m3)

Tabela 8: ρAL2 º densidade calculada do alumínio

n) (4)Compare os dois valores com o valor assumido como correto o valor da Tabela 9.

Calcule o erro percentual em relação ao valor adotado como correto. Qual dos dois valores você assume como o mais correto? Por quê?

12 Tabela 9: Densidade de alguns metais.