EXPERIÊNCIA 3 – ADIÇÃO DE VETORES E DECOMPOSIÇÃO DE

Experiência I – Princípio de Arquimedes - Empuxo
Laboratório de Física II
PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES (EMPUXO)
1 – OBJETIVO
Verificar experimentalmente o princípio de Arquimedes, que é uma conseqüência
direta da lei de Newton aplicada a fluídos, através de medidas de empuxo.
2 – INTRODUÇÃO
Quando um corpo submerso em água é pesado por um dinamômetro que
suspende esse corpo (objeto), a leitura nesse dinamômetro é menor que a leitura que
você obteria se o objeto fosse pesado no ar apenas. O fato é que a água exerce sobre o
corpo uma força que equilibra, parcialmente, a força da gravidade.
A força exercida por um fluído sobre um corpo submerso é denominada empuxo
e depende da densidade do fluído e do volume do corpo, mas não da composição e da
forma do corpo. O módulo da força é igual ao peso do volume do fluído deslocado pelo
corpo e este resultado é conhecido como o Princípio de Arquimedes.
“Um corpo, total ou parcialmente imerso num fluído, sofre um empuxo
para cima igual ao peso do volume do fluído deslocado” – Princípio de
Arquimedes.
Para deduzir este princípio, vamos admitir inicialmente que o fluído não está
acelerado em relação a um referencial inercial. A figura 1-A mostra as forças verticais
que atuam sobre um corpo, que está imerso num recipiente com água e está sendo
suspenso por um dinamômetro, que faz a medida do peso desse corpo, que vamos


chamar de w , para baixo. Temos ainda a força do dinamômetro FM , que é na verdade
a tração no fio que liga o dinamômetro e o corpo, para cima. Há também a força do

fluído sobre a superfície superior do corpo direcionada para baixo F1 e uma última força

que é conseqüência de o fluído pressionar a superfície inferior do corpo F 2 , que é
direcionada para cima. Uma vez que o dinamômetro mede uma força menor que o peso


real do corpo, a força F 2 deve ter módulo maior que o da força F1 . A diferença no
módulo dessas duas forças é o empuxo dado então por



E  F 2  F 1.
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Figura 1-A
O empuxo surge porque a pressão do fluído na base do corpo é maior que no
topo do mesmo. Portanto, o empuxo é igual ao peso do fluído neste volume, ou seja,
dentro do recipiente com o líquido:


E w
Seja f a densidade do fluído. Um volume V do fluído tem então a massa
m = f..V e peso P = f.V.g.
Se fizermos imergir nesse fluído um corpo de volume V, o empuxo sobre ele será
E = f.V.g
E o peso desse corpo será:
Pc = c.V.g
onde c é a densidade do corpo.
Logo, se a densidade do corpo for maior que a densidade do fluído, e peso dele
será maior que o empuxo e esse corpo irá certamente afundar no fluído. Porém, se a
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densidade do fluído for maior que a densidade do corpo, então o corpo será acelerado
para a superfície do fluído, ou seja, irá flutuar sobre o fluído.
3 – PARTE PRÁTICA:
O equipamento que será utilizado para realizar a experiência já estará montado
nas bancadas conforme as figuras 1 e 2 abaixo. Após a explicação do professor a
respeito do experimento a ser realizado, siga os seguintes passos:
3 .1 EMPUXO E A NATUREZA DO LÍQUIDO
A) Faça a montagem conforme a figura 01 acima;
B) Anotar o valor indicado no dinamômetro
Peso real
P = _______________N
C) Mergulhar o cilindro de nylon na água conforme a figura 02 e anotar o valor do
peso aparente
Paparente = ________________N
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3 .2 ANÁLISE DOS DADOS
A) O que você observou com relação aos pesos medidos antes e depois da
imersão do cilindro na água?
B) Determine o módulo a direção e o sentido da força de empuxo
E = P – Paparente
4.1 EMPUXO E O VOLUME DO LÍQUIDO DESLOCADO
A) Calcule o volume do cilindro de nylon (você terá que encontrar a equação, ou
seja, precisa medir o raio e a altura do cilindro no laboratório).
Vnylon = ___________ cm3
B) Qual é o volume de água que foi deslocado pelo cilindro? Va = ________cm3
C) Qual é o peso do volume de água deslocado pelo cilindro de nylon que foi
submerso no recipiente com água? Págua = ___________gramas.
4 .2 ANÁLISE DOS DADOS
A) Compare o peso do volume de líquido deslocado pelo nylon submerso com o
valor do empuxo e discuta o resultado obtido
B) Com os dados acima você pode obter experimentalmente a densidade do
nylon. Uma vez que o empuxo, em função do volume de líquido deslocado e
da densidade do corpo que causou o deslocamento do líquido é dado pela
fórmula:
Pnylon = nylon.V.g
g = aceleração da gravidade = 9,8 m/s2
nylon = ____________ (unidade?????)
C) Compare esse valor de densidade obtido experimentalmente com o valor
esperado da densidade do nylon e estime o erro relativo entre eles (vocês
terão que fazer uma pesquisa para saber qual o valor esperado da densidade
do nylon comercial).
D) O Princípio de Arquimedes de fato foi verificado (e comprovado) nesse
experimento? Discuta com seus próprios argumentos.
E) Exemplifique e explique detalhadamente um exemplo de uso do
empuxo no mundo real.
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