HIDROSTÁTICA. Manual de Instruções e Guia de Experimentos

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1 Manual de Instruções e Guia de Experimentos HIDROSTÁTICA OBSERVAÇÃO SOBRE OS DIREITOS AUTORAIS Este manual é protegido pelas leis de direitos autorais e todos os direitos são reservados. Entretanto é permitida e garantida para instituições de ensino a reprodução de qualquer parte deste manual para ser fornecida e usada nos laboratórios e não para venda. A reprodução em qualquer outra circunstancia, sem a permissão da AZEHEB é proibida. GARANTIA A AZEHEB garante este produto contra defeitos de fabricação por um período de 3 anos a partir da data de envio para o cliente. A AZEHEB consertará OU trocará o produto com defeito se for constatado que defeito foi causado por problemas nos materiais que o compõe o produto ou falhas na fabricação. Esta garantia não cobre problemas causados por abuso ou uso incorreto do produto. A determinação se o defeito do produto é resultado de falha na fabricação ou se foi causado por uso impróprio será feita unicamente pela AZEHEB. A responsabilidade pelo envio do equipamento para o reparo dentro do período da garantia pertence ao consumidor O equipamento deverá se embalado corretamente para evitar danos e enviado com frete prépago. (Danos causados pelo transporte devido à embalagem imprópria não serão cobertos pela garantia). O transporte do equipamento, após o reparo, será pago pela AZEHEB. DEVOLUÇÃO DE PRODUTOS Se for necessário devolver o produto para a AZEHEB, por qualquer razão, é necessário notificar a AZEHEB por carta, ou por telefone ANTES de devolver o produto. Após a notificação, serão enviadas imediatamente a autorização e as instruções de devolução e transporte. Nota: Não será aceita a devolução de nenhum produto sem autorização prévia. Ao devolver produtos para o reparo, eles devem ser embalados corretamente. Os transportadores não aceitarão a responsabilidade dos danos causados pela embalagem imprópria. Para estar certo que o produto não será danificado no transporte, observe as recomendações abaixo: 1. A caixa deve ser forte o bastante para o produto enviado. 2. Assegure-se que há pelo menos 5cm entre o produto e as paredes da embalagem, evitando assim que o produto seja comprimido. 3. Assegure-se que o produto não balançará dentro da embalagem. Para evitar que o produto balance dentro da embalagem utilize calços para travá-lo. Endereço: AZEHEB Laboratórios de Física Rua Evaristo F.F. da Costa, 621 Bairro Jardim das Américas Curitiba PR CEP Telefone: (41) [email protected] 1

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3 EQUIPAMENTO N Quant. Descrição 1 01 tripé tipo estrela; 2 01 haste fêmea com 405mm; 3 01 haste macho com 405mm; 4 01 dinamômetro tubular de 1N e precisão 0,01N; 5 04 corpos de prova em alumínio (paralelepípedo) com 6cm, 5cm, 4cm e 3cm; 6 02 corpos de prova 6cm (cobre e alumínio); 7 01 duplo cilindro de Arquimedes; 8 01 seringa de plástico 40ml; 9 01 presilha plástica com manipulo e haste de 13cm; painel em U 75x400mm; par de Magdeburg Ø11cm; mangueira látex 60cm; densímetro 0,700 a 1,000; becker 250ml; proveta de 250ml; aparelho para vasos comunicantes com 4 tubos; jogo com 3 sondas de imersão 30cm; aparelho para propagação da pressão com 3 tubos; 3

4 INSTRUÇÕES BÁSICAS DINAMÔMETRO TUBULAR O dinamômetro é um instrumento de medida e serve para medir a intensidade de uma força, tendo como principio de funcionamento a Lei de Hooke. A deformação X da mola é diretamente proporcional a ação da força F que a produziu. O dinamômetro tubular é constituído de um tubo externo que serve para o ajuste do zero, uma parte superior que serve para pendurar o dinamômetro e um embolo interno onde temos uma mola com uma escala conforme foto abaixo. Ajustes Para utilizar o dinamômetro tubular devemos ajustá-lo na posição de trabalho. (vertical, horizontal ou inclinado). Para ajustar o dinamômetro devemos soltar o parafuso superior e movimentar o tubo externo para cima ou para baixo até que o primeiro traço da escala fique junto com a extremidade inferior do tubo externo. O dinamômetro 1N de capacidade máxima, tem sua escala com 100 divisões para 1N, logo cada divisão corresponde a 0,01N. O dinamômetro 2N de capacidade máxima, tem sua escala com 100 divisões para 2N, logo cada divisão corresponde a 0,02N. O dinamômetro 5N de capacidade máxima, tem sua escala com 100 divisões para 5N, logo cada divisão corresponde a 0,05N. O dinamômetro 10N de capacidade máxima, tem sua escala com 100 divisões para 10N, logo cada divisão corresponde a 0,1N. 4

5 EXPERIÊNCIA 01 Determinar a massa específica de um sólido de forma regular balança [não acompanha o kit] - 05 corpos de prova de alumínio - 01 régua de 30cm [não acompanha o kit] 1. Medir com a régua as dimensões dos corpos de prova. N C (cm) L (cm) A (m) N número de ordem C comprimento L largura A altura V volume m massa do corpo de prova µ - massa específica 2. Calcular os volumes dos corpos de prova e anotar os resultados na tabela abaixo. 3. Medir as massas dos corpos de prova e anotar os resultados na tabela abaixo. 4. Determinar a massa específica do material de que é feito o corpo de prova, anotar os resultados na tabela abaixo. N V(cm 3 ) m(g) µ(g/cm 3 ) Média m µ = V 5. A massa específica do alumínio, valor tabelado é igual a 2,7 g/cm Considerando a tolerância de erro (5%), pode-se afirmar que o valor médio da massa específica do alumínio é igual ao valor tabelado? 7. Caso tenha encontrado um valor médio muito diferente do valor tabelado, refazer o experimento. 8. Analisando a tabela, conclui-se que, entre a massa e o volume de diversos corpos, feitos de mesmo material, existe proporcionalidade (direta / inversa / quadrática). 5

6 9. Construir o gráfico da massa em função do volume m = f(v). 10. Determinar o coeficiente angular do gráfico m = f(v). 11. Comparar o valor obtido no item 10 com o valor médio da massa específica encontrado na tabela. O que se conclui? 12. Transformar o valor médio da massa específica (tabela) para o SI. Qual o valor obtido? 6

7 EXPERIÊNCIA 02 Determinar a massa específica da água balança (não acompanha o kit) - 01 proveta de 250ml - 01 litro de água - 01 densímetro 1. Medir a massa da proveta vazia. m 1 = 2. Colocar na proveta 240ml de água (V = 240ml). 3. Medir a massa da proveta com a água. m 2 = 4. Determinar a massa do líquido contido na proveta e anotar o valor na tabela. m = m 2 - m 1 = 5. Anotar na tabela abaixo o volume e a massa de água N V(cm 3 ) m(g) µ(g/cm 3 ) água 6. Determinar o valor da massa específica da água e anotar na tabela. m µ = V 7. A massa específica da água, valor tabelado é igual a 1g/cm 3. Considerando a tolerância de erro (5%), pode-se afirmar que o valor da massa específica da água é igual ao valor tabelado? 8. Caso tenha encontrado um valor médio muito diferente do valor tabelado, refazer o experimento. 9. Comprovar o valor da massa específica da água utilizando o densímetro e comparar com o valor tabelado. 7

8 EXPERIÊNCIA 03 Determinar a massa específica do álcool balança - 01 proveta de 250ml - 01 litro de álcool - 01 densímetro 1. Medir a massa da proveta vazia. m 1 = 2. Colocar na proveta 200ml de álcool. 3. Medir a massa da proveta com o álcool. m 2 = 4. Determinar a massa do líquido contido na proveta e anotar o valor na tabela. m = m 2 - m 1 = 5. Anotar na tabela abaixo o volume e a massa específica do álcool. N V(cm 3 ) m(g) µ(g/cm 3 ) álcool 6. A massa específica do álcool, valor tabelado é igual a 0,8 g/cm 3. Considerando a tolerância de erro (5%), pode-se afirmar que o valor da massa específica do álcool é igual ao valor tabelado? 7. Caso tenha encontrado um valor médio muito diferente do valor tabelado, refazer o experimento. 8. Comprovar o valor da massa específica do álcool utilizando o densímetro e comparar o valor indicado com o valor tabelado. 8

9 EXPERIÊNCIA 04 Determinar a massa específica de um corpo de prova sólido, encontrando o seu volume pelo deslocamento de água balança - 01 proveta de 250ml - 02 corpos de prova - 01 metro de barbante 1. Medir a massa dos corpos de prova e anotar na tabela abaixo. m 1 = g m 2 = g 2. Colocar na proveta 150ml de água e anotar o nível da água. V I = cm 3 3. Colocar o corpo de prova 1 no interior do líquido e anotar o volume final indicado na proveta. V F1 = cm 3 4. Colocar o corpo de prova 2 no interior do líquido e anotar o volume final indicado na proveta. V F2 = cm 3 5. Determinar o volume de cada corpo de prova e anotar na tabela abaixo V 1 = V F - V I = V 2 = V F - V I = 6. Medir a massa dos corpos de prova. M 1 = - M 2 = 7. Anotar na tabela abaixo os dados dos itens 5 e 6 e determinar a massa específica dos corpos de prova. Corpo 1 Corpo 2 m (kg) V (cm 3 ) µ(g/cm 3 ) 8. Com auxílio de uma tabela de valores de massa específica identificar as substâncias utilizadas no experimento acima. Corpo 1 - Corpo 2-9

10 EXPERIÊNCIA 05 Experimento com líquidos de massas específicas diferentes becker 250ml - 01 quantidade de leite 100ml - 01 quantidade de álcool 100ml - 01 quantidade de óleo 100ml; 1. Colocar no becker 60ml de leite. 2. Colocar na superfície do leite um círculo de rolha e derramar lentamente 60ml de óleo. 3. Em seguida derramar lentamente 60ml de álcool. 4. Qual é o líquido de maior massa específica? 5. Porque colocando lentamente os líquidos eles não se misturam. 10

11 EXPERIÊNCIA 06 Vasos Comunicantes - 01 aparelho de vasos comunicantes - 01 um tripé - 01 quantidade de água 250ml com 3 gotas de azul de metileno ou um outro corante régua (não acompanha o kit) 1. Montar o equipamento conforme foto. 2. Colocar a água no interior dos vasos comunicantes. 3. Escolher um nível de referência, superfície da mesa. 4. Medir com a régua a altura do nível da água até a superfície da mesa. H1 = H2 = H3 = H4 = 5. Existe diferença entre os valores medidos? 6. Citar algumas aplicações dos vasos comunicantes. 11

12 EXPERIÊNCIA 07 Manômetro de tubo aberto. - painel em U 75x400mm; - tripé tipo estrela; - seringa de plástico 40ml; - mangueira látex 60cm; - densímetro 0,700 a 1,000; - proveta de 250ml; - jogo com 3 sondas de imersão 30cm; 1. Montar o equipamento conforme foto. 2. Colocar a água no interior do painel em U (usar a seringa) até que as colunas fiquem com aproximadamente 150mm. 3. Conectar a mangueira de látex num dos ramos do painel e a outra extremidade da mangueira em uma das sondas. 4. Colocar na proveta 200ml de álcool. 5. Colar na proveta uma régua de tal modo que o zero da régua fique no nível do líquido. 6. Mergulhar a sonda no líquido da proveta 50mm em 50mm e anotando o desnível na tabela abaixo. H (mm) h(mm) P (N/m 2 ) H - profundidade na proveta h - desnível do líquido no manômetro P - pressão manométrica µ - massa específica do líquido na proveta P = µ.g. h P = K. H K peso específico do líquido no interior da proveta 7. Calcular a pressão manométrica completando a tabela acima. 12

13 8. Com os dados da tabela acima fazer um gráfico da pressão manométrica em função da profundidade H. 9. Determinar o coeficiente angular no gráfico. A = 10. Escrever a equação matemática que representa a proporcionalidade entre pressão manométrica e a profundidade H. 11. Determinar o valor do peso específico do líquido contido na proveta. 12. Comparar o valor do peso específico com o valor tabelado ou utilizar um densímetro. 13. Repetir os experimentos com as outras sondas. 13

14 EXPERIÊNCIA 08 Experimento com a pressão atmosférica copo comum - 01 folha de papel cartolina 100x100mm 1. Colocar água no copo até que fique completamente cheio. 2. Colocar o papel na boca do copo e segurar com a palma da mão. 3. Em um movimento rápido, virar o copo. 4. Retirar a mão do papel e observar a atuação da pressão atmosférica na boca do copo. Porque a água não derramou? 14

15 EXPERIÊNCIA 09 Experimento com a pressão atmosférica Par de Magdeburg 1. Montar o equipamento conforme fotos. 2. Unir as duas parte do equipamento retirando todo ar de seu interior. 3. Agora tentar abrir as duas partes aplicando forças opostas nos pegadores. 4. Porque fica tão difícil separas as duas partes? 15

16 EXPERIÊNCIA 09 Princípio de Pascal - tripé tipo estrela; - aparelho para propagação da pressão com 3 tubos; 1. Montar o equipamento conforme foto acima (sem a peça de borracha). 2. Colocar a água no interior do recipiente até preencher todos os ramos (conforme a foto) e observar que o nível é o mesmo em todos os ramos. 3. Colocar a peça de borracha, bem devagar, no tubo principal do aparelho. 4. Apertar a peça para aumentar a pressão na superfície livre do líquido. 5. O líquido subiu nos ramos do aparelho? 6. O nível da superfície livre do líquido nos ramos é o mesmo? 7. O acréscimo de pressão na superfície do líquido foi transmitido para todos os pontos do líquido? 8. Escreva o principio de Pascal; 9. Cite algumas aplicações do princípio de Pascal. 16

17 EXPERIÊNCIA 10 Empuxo e a natureza do líquido. - tripé tipo estrela; - haste fêmea com 405mm; - haste macho com 405mm; - dinamômetro tubular de 1N e precisão 0,01N; - duplo cilindro de Arquimedes; - presilha plástica com manipulo e haste de 13cm; - becker 250ml; 1. Ajustar o zero do dinamômetro e montar o equipamento de acordo com a foto. 2. Pendurar o cilindro de nylon na parte inferior do primeiro cilindro conforme a foto e anotar o valor indicado no dinamômetro. Peso real P = N 3. Mergulhar o cilindro de nylon na água conforme a foto e anotar o valor indicado no dinamômetro. Peso aparente P a = N 4. O que se observou em relação ao peso do conjunto? Aumentou ou diminuiu? Justifique. 5. Qual é a direção da força empuxo? 6. Qual é o sentido da força empuxo? 7. Determinar o módulo do empuxo, através da equação. E = P - P a E = N 8. Refaça a atividade usando álcool. 9. Anotar o valor indicado no dinamômetro. Peso real P = N 10. Mergulhar o cilindro de nylon no álcool e anotar o valor indicado no dinamômetro. Peso aparente P a = N 11. Determinar o módulo do empuxo, através da fórmula. E = P - P a E = N 12. Qual apresenta maior empuxo, água ou álcool? 13. O empuxo depende da natureza do líquido? 17

18 EXPERIÊNCIA 11 Empuxo e peso do volume de líquido deslocado. 1. Montar o equipamento conforme a foto. 2. Anotar o valor indicado no dinamômetro. Peso real P = N 3. Mergulhar o cilindro de nylon na água e anotar o valor indicado no dinamômetro. Peso aparente P a = N 4. Determinar o empuxo. E = P - P a E = N 5. Calcular o volume do cilindro. R = cm (raio da base do cilindro) V = II.R 2.h h = cm (altura do cilindro) V = cm3 >> V = m3 6. Observar que o volume do balde é igual ao volume do cilindro de nylon. 7. Qual é a leitura do dinamômetro ao encher o balde? P = N 8. Qual é o volume de água que foi colocado no balde? V a = cm 3 - V a = m 3 9. Qual é o peso do volume de água deslocado pelo cilindro submerso? E = N 10. Qual é o volume de água que foi deslocado pelo cilindro submerso. V a = cm 3 - V a = m Comparar os valores dos itens 4 e 9. São Iguais ou diferentes? 12. Comparar o peso do volume de líquido deslocado pelo corpo submerso com o valor do empuxo.são Iguais ou diferentes? 13. Escrever o princípio de Arquimedes. 18

19 CÁLCULO DO EMPUXO 1. Com os dados acima, calcular o empuxo utilizando a fórmula. E = µ L.V LD. g µ L - Massa específica da água = 1g/cm 3 V LD - Volume de líquido deslocado = G - aceleração da gravidade = 9,8 m/s 2 1g/cm 3 = 1000kg/m 3 1cm 3 = 10-6 m 3 E = N 2. Comparar o valor do empuxo calculado pela fórmula acima com a experiência anterior. 19

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