CAMPUS SOROCABA Engenharia Ambiental Laboratório de Física II Projeto Engenhocas- Balança ecológiga. Grupo Greenpeople: Fabricio Seiti Imamura Giovana Scagnolatto Morgana Broglio Vinícius Otavio Bossi
1 OBJETIVOS O objetivo deste projeto é aplicar o Princípio de Arquimedes numa situação real, criativa e dinâmica. E tem por finalidade construir uma balança que realiza medições de massa utilizando um corpo flutuante. 2 INTRODUÇÃO O princípio de Arquimedes foi descoberto ao acaso. Arquimedes, sem solução para o desafio proposto pelo rei para verificar se sua coroa era realmente de ouro puro, resolveu relaxar num banho de banheira e por ventura observou que ao entrar dentro da banheira, o nível da água subia. Desse modo, entendeu que havia uma relação entre sua massa e o liquido deslocado. E logo, formulou a ideia de peso e empuxo. [1] O princípio de Arquimedes diz que em um corpo flutuante em repouso, somente duas forças atuam sobre ele: a força peso do corpo (, onde é a massa do corpo e é a aceleração da gravidade) e a força resultante que o fluido no qual ele se encontra imerso exerce sobre o corpo, denominada de empuxo (, onde é a densidade do fluido, é o volume do liquido deslocado e é a aceleração da gravidade). [2] Tendo a 1 a Lei de Newton, sabemos que a soma das forças em um corpo em repouso é nula, conforme equação 1. Então, o Peso e o Empuxo têm mesma intensidade e direção, mas sentidos opostos, conforme equação 2. Portanto, podemos concluir a equação 3: 3 MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Materiais 2 Garrafas PET de 2L 1 Garrafa PET de 3L Fita adesiva Régua, faca (ou tesoura), marcador permanente e água Pesos diferentes
3.2 Procedimentos Primeiramente cortou-se com uma faca esquentada no fogão a parte superior da garrafa de 3L e uma de 2L, então cortou-se a parte inferior da outra garrafa de 2L (fig 1). Figura 1 : garrafa pet sendo cortada com faca quente. Posterormente foi encaixadas as partes inferiores dos PET s de 2L e colada com a fita adesiva, para fixa-las, formando assim um embulo (fig.2). Figura 2: Partes das garrafas de 2L encaixadas sendo fixadas com fita adesiva. Foi colocado o conjunto de PET s de 2L dentro da garrafa de 3L. Em seguida encheu-se quase até a boca com água enquanto o êmbolo encosta no fundo (fig. 3).
Figura 3: água sendo colocada na balança com o êmbulo encostando no fundo. Foi retirado o êmbolo e feita uma marca ÁGUA no nível d água (fig 4). Figura 4: Marcação do nível da água Para calibrar, foi colocado o êmbolo livre dentro da base e marcado o zero da balança. Depois, foi colocado em cima da balança um objeto com massa conhecida de 500g e foi feita
a marcação. Com uma régua, mediu-se a distância em cm dessa marcação em relação ao marco zero, e dividiu por, então foi feita a marcação de cada 100g (fig 5). E está pronta a sua balança ecológica. Figura 5: Marcação de 500g. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Para saber a eficiência da balança, tomamos corpos de massa conhecida (podendo ser embalagens de alimentos cuja massa está indicada), então realizamos a medida na balança ecológica e comparamos os dados da embalagem. Na tabela 1 encontram-se os resultados das medidas das massas. Tabela 1 : medida das massas dos corpos. Peso indicado na embalagem Peso indicado na balança ecológica 200g 200g 500g 510g 1000g 1000g
5 CONCLUSÃO De acordo com os dados apresentados, pode-se concluir que a balança ecológica é eficiente, porém essa balança suporta somente até 1,4kg pois além desse peso a água extravasaria e o êmbulo encostaria no fundo da base. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS O manuseio deste equipamento pode apresentar incerteza devido a existência de Torque, uma vez que o corpo está em estado de equilíbrio instável, fazendo com que ele possa girar e encostar nas bordas, havendo então uma força de contato entre o êmbolo e a base. Outra incerteza do aparelho ocorre para massas pequenas, que faz com que o nível de água varie pouco, causando pouca precisão ao equipamento. 7 REFERÊNCIAS [1] PAPO FISICO: http://papofisico.tumblr.com/post/20868184366/a-historia-dearquimedes-e-a-coroa-do-rei [2] HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J.. Fundamentos de Física - vol 2. Rio de Janeiro, RJ. Editora Livros Técnicos e Cientificos Editora SA. 2001. 8 OUTRAS REFERÊNCIAS MANUAL DO MUNDO: http://www.manualdomundo.com.br/2012/09/ balanca-degarrafas-pet-experiencia-de-fisica/