Este experimento visa verificar experimentalmente o empuxo em função do volume de líquido deslocado e da densidade do líquido. Os procedimentos incluem medir o peso aparente de um êmbolo fora e dentro da água e calcular a força de empuxo resultante da imersão parcial na água. Os resultados são analisados para validar a lei de Arquimedes sobre o empuxo.

1. LABORATÓRIO DE FÍSICA II
TURMA 3903N
Experimento 2
Comprovação do Empuxo
Prof. ME. Silvio Moraes de Oliveira
13/03/2023

2. ROTEIRO
Objetivos
 Verificar a presença do empuxo em função da aparente
diminuição da força peso de um corpo submerso num líquido
 Verificar, experimentalmente a dependência do empuxo em
função do volume do líquido deslocado e da densidade do
líquido

3. ROTEIRO
Introdução Teórica
 Princípio de Arquimedes:
“Todo corpo total ou parcialmente
imerso em um fluido em
equilíbrio, na presença de um
campo gravitacional, fica sob ação
de uma força vertical ascendente
aplicada pelo fluido; esta força é
denominada empuxo E, e sua
intensidade equivale ao peso do
fluido deslocado pelo corpo, mas
em sentido contrário”

4. ROTEIRO
Introdução Teórica
 Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido,
agem duas forças: a força peso P, devida à interação com o
campo gravitacional terrestre, e a força de empuxo E devida
à sua interação com o líquido
 Supondo um fluido com densidade ρf, em equilíbrio
hidrostático no interior de um recipiente. Destacando uma
porção do mesmo com volume Vf, como mostra a Figura 1

5. ROTEIRO
Introdução Teórica
 Massa do fluido deslocado: mf = ρfVf (Vf = volume de fluido
deslocado pelo corpo)
 E = mfg = ρfVfg
 Corpos totalmente imersos: Vf = Vc (Vc = próprio volume do
corpo), então: P = ρcVcg e E = ρfVcg
 O empuxo não depende de ρc, só de ρf porque está
relacionado com o peso do fluido deslocado pelo corpo
 Conclusões:
 ρc > ρf => P > E => o corpo afundará no líquido
 ρc = ρf => P = E => o corpo o corpo ficará em equilíbrio
quando estiver totalmente mergulhado no líquido
 ρc < ρf => P < E => o corpo permanecerá boiando na
superfície do líquido

6. ROTEIRO
Parte Experimental
 Materiais e Montagem:
 Corpo de prova
 Dinamômetro
 Haste com tripé
 Cavidade cilíndrica
 Água
 Paquímetro
 Béquer
 Seringa
 Papel toalha

7. ROTEIRO
Parte Experimental
 Procedimentos:
 Verificação do Dinamômetro
 Coloque o dinamômetro na posição que será utilizado
 Verifique se o início da escala está alinhado com o limite
inferior do invólucro externo
 Se não estiver alinhado, solte a borboleta ou tarracha
que fica no topo, perto do ponto de suporte e fixa a
parte interna no invólucro externo
 Movimente a parte interna até que aconteça o
alinhamento
 Aperte a borboleta ou tarracha fixando a parte interna
ajustada

8. ROTEIRO
Parte Experimental
 Procedimentos:
 Comprovação experimental do empuxo
 Utilizando o paquímetro, meça o diâmetro interno e a
profundidade da cavidade cilíndrica, e o diâmetro
externo e a altura do corpo de prova
 Determine o peso do êmbolo fora do líquido: PEFL,
usando o dinamômetro
 Determine o peso da cavidade cilíndrica: PEFL, usando o
dinamômetro
 Execute a montagem da Figura 2
 Pendure o êmbolo na parte inferior do cilindro e ambos
ao dinamômetro sem que o conjunto toque a mesa

9. ROTEIRO
Parte Experimental
 Procedimentos:
 Comprovação experimental do empuxo(continuação)
 Determine o peso do conjunto fora do líquido: PCJFL
 Mergulhe o êmbolo no béquer com água e anote o valor
do peso aparente do conjunto com o êmbolo dentro do
líquido PACJDL
 Suspenda o êmbolo, retirando-o do béquer, e marque o
nível do líquido no béquer
 Recoloque o êmbolo no bequer, mantendo-o completa-
mente submerso sem tocar no fundo, e meça o novo nível
do líquido (Caso não seja possível medir, utilizando a
seringa em outro passo, será possível medí-lo)

10. ROTEIRO
Parte Experimental
 Procedimentos:
 Comprovação experimental do empuxo(continuação)
 Mantendo o êmbolo completamente
submerso, recolha com a seringa, água
do béquer, enchendo a cavidade
cilíndrica (Figura 3), anotando os
valores de volume de água colocados
 Observe a leitura do dinamômetro,
anote o valor do peso aparente da
cavidade + água + êmbolo submerso
PACAE
 Se ainda não se tenha retornado ao
nível marcado do êmbolo fora do
béquer, continuar utilizando a seringa,
descartando a água, até alcançar o
nível marcado anteriormente

11. ROTEIRO
Resultados Obtidos
 Questões, cálculos e análises complementares:
 Calcule o volume do corpo (Vc) de prova e o volume interno
(Vi) da cavidade cilíndrica, com os valores de dimensões
obtidos. Analise a comparação desses valores
( V = π.(0,25.D2).h, onde: D=diâmetro e h=profundidade/
altura => (σV/V)2 = (σπ/π)2+(0,25.2.σD/D)2+(σh/h)2 =
= (0,5.σD/D)2+(σh/h)2)
 Compare o valor obtido de PCJFL com a soma dos valores de
PEFL e PCAV
 Determine o peso aparente do êmbolo dentro da água PAEDL
 Determine o módulo da força que provocou a aparente
diminuição sofrida pelo peso do corpo. Quais são a direção e
o sentido desta força?
 Justifique e denomine a aparente diminuição ocorrida no
peso do conjunto ao submergir o êmbolo na água

12. ROTEIRO
Resultados Obtidos
 Questões, cálculos e análises complementares:
 Justifique o motivo pelo qual usamos a expressão “aparente
diminuição sofrida pelo peso do corpo” e não “diminuição do
peso do corpo”
 Utilize o valor obtido pela utilização da seringa para o volume
(VLD) do líquido contido na cavidade cilíndrica. Compare este
valor com o valor de volume interno (Vi) da cavidade
cilíndrica calculado na primeira questão deste tópico
 É correto afirmar que o volume deslocado pelo êmbolo,
quando completamente submerso, é igual ao volume interno
da cavidade cilíndrica? Justifique sua resposta. Se houve
adicional de água, o quê o justifica?

13. ROTEIRO
Resultados Obtidos
 Questões, cálculos e análises complementares:
 Com base em suas respostas, calcule o valor de massa (mLD)
do líquido contido na cavidade cilíndrica a partir de VLD,
considerando densidade da água 1.000 kg/m3 = 1 kg/dm3 =
0,001 kg/cm3 = 0,000001 kg/mm3. Determine o peso do
volume de líquido deslocado pelo êmbolo, PVLD = mLD . g (N),
quando completamente submerso. (Considere g = 9,8 m/s2)
 Compare o peso do volume do líquido deslocado (pelo
êmbolo submerso) com o valor do empuxo. O seu resultado
satisfaz a afirmação: “todo corpo mergulhado em um fluido
fica submetido à ação de uma força vertical, orientada de
baixo para cima, denominada empuxo, cujo valor modular é
igual ao peso do volume do fluido deslocado”?