Descrição
Esta aula prática, da disciplina Física Geral e Experimental Energia (Unidade U3_MECÂNICA_DOS_FLUIDOS, Aula A2_PRINCÍPIO_DE_ARQUIMEDES), explora experimentalmente o princípio de Arquimedes por meio de simulação no laboratório virtual Algetec – plataforma VirtuaLab, simulador “Hidrostática”. A atividade foca na observação do empuxo sobre um cilindro submerso em água, na medição das variações aparentes de peso e na determinação numérica da força de empuxo com base em leituras do dinamômetro.
O desenvolvimento ocorre inteiramente no modo experimento do simulador, seguindo procedimentos como acessar a câmera “Dinamômetro”, calibrar o dinamômetro, posicionar o cilindro na mesa e embaixo do recipiente, colocar o cilindro no béquer para imersão, encher o recipiente com água usando a pisseta e registrar as leituras do dinamômetro antes, durante e após a imersão. Ao final, são realizados cálculos para quantificar o empuxo e respondidas questões interpretativas sobre a aparente diminuição do peso.
O que é desenvolvido nesta atividade
Reconhecimento e quantificação do empuxo em um corpo submerso; procedimentos práticos no simulador VirtuaLab (calibração e manuseio de dinamômetro, posicionamento do cilindro e do béquer, uso da pisseta); determinação do volume de fluido deslocado e cálculo do empuxo a partir das leituras experimentais. Também é exigida elaboração de relatório em Word com os dados, cálculos e conclusão conforme normas ABNT, arquivo com tamanho máximo de 2 MB.
Principais conteúdos abordados
- Princípio de Arquimedes: empuxo e relação com o peso do fluido deslocado;
- Procedimentos experimentais no simulador Algetec (modo experimento, câmeras e ferramentas);
- Uso e calibração do dinamômetro para medir peso aparente fora e dentro do líquido;
- Cálculo do empuxo com a expressão E = PCFL − PACDL (PCFL: peso aparente fora do líquido; PACDL: peso aparente dentro do líquido);
- Coleta de dados, análise dos resultados e redação do relatório final nas normas ABNT.
Aula Prática Física Geral e Experimental Energia
NOME DA DISCIPLINA: Física Geral e Experimental Energia
Unidade: U3_MECÂNICA_DOS_FLUIDOS
Aula: A2_PRINCÍPIO_DE_ARQUIMEDES
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Esse experimento explora o princípio de Arquimedes, onde é possível observar o efeito da força de empuxo atuante em um corpo quando submerso em um fluido em equilíbrio. Dessa forma, com o desenvolvimento do experimento será possível:
• reconhecer a presença do empuxo em função da aparente diminuição da força peso de um corpo submerso num líquido;
• determinar o valor do empuxo atuante em um corpo submerso na água;
• verificar que o valor modular do empuxo é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo submerso.
SOLUÇÃO DIGITAL
Algetec – Laboratório Virtual Algetec
Simulador: “Hidrostática”.
O laboratório virtual é uma plataforma para simulação de procedimentos em laboratório e deve ser acessado preferencialmente por computador.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Nome do experimento: HIDROSTÁTICA
Atividade proposta:
Identificar o efeito do empuxo sobre um cilindro submerso em água e calcular o volume do fluido deslocado pelo cilindro, relacionando os dados obtidos com a força de empuxo.
Procedimentos para a realização da atividade
Em seu AVA, você irá encontrar o link do experimento HIDROSTÁTICA, que será desenvolvido na plataforma VirtuaLab da Algetec. A partir do acesso, seguem os procedimentos a serem realizados no laboratório virtual para o desenvolvimento da atividade.
Ao abrir a tela inicial, clique em “Modo experimento”.
Irá abrir uma tela com orientações sobre a utilização do mouse. Leia atentamente e clique em fechar.
Feito isso, irá abrir a tela inicial do experimento.
O primeiro passo do experimento consiste em verificar o peso do cilindro.
Para isso, coloque o cilindro na mesa. Para executar esse movimento, acesse a câmera “Dinamômetro” e, em seguida, clique sobre o cilindro com o botão direito do mouse e selecione a opção “Colocar na mesa”.
Calibre o dinamômetro, clicando sobre ele com o botão direito do mouse e selecionando “Calibrar dinamômetro”.
Observe que o dinamômetro agora está na posição zero.
Posicione o cilindro embaixo do recipiente transparente.
Para isso, altere o modo de visualização para “Bancada”, clique sobre o cilindro com o botão direito do mouse e selecione a opção “Colocar embaixo do recipiente”.
Verifique o peso do cilindro através da escala do dinamômetro.
O próximo passo consiste em colocar o cilindro no béquer.
Para que seja possível posicionar o béquer embaixo do dinamômetro, é necessário levantar o dinamômetro antes. Para isso, clique com o botão direito sobre o instrumento e selecione “Levantar dinamômetro”.
Posicione o béquer embaixo do dinamômetro, clicando com o botão direito do mouse sobre ele e selecionando a opção “Colocar embaixo do dinamômetro”.
Retorne o dinamômetro para a posição inicial clicando com o botão direito do mouse e selecionando a opção “Descer dinamômetro”.
Perceba que o cilindro agora está imerso na água. Verifique o valor indicado na escala do dinamômetro.
Nesse momento, devemos preencher o recipiente com água.
Com o auxílio da pisseta, preencha totalmente o recipiente transparente com água. Para isso, clique com o botão direito do mouse sobre a pisseta e selecione a opção “Encher cilindro”.
Para despejar a água, basta clicar sobre a pisseta com o botão esquerdo do mouse.
Retorne a pisseta para a mesa, clicando com o botão direito do mouse e selecionando a opção “Retornar à mesa”.
Verifique o valor indicado na escala do dinamômetro.
Agora será necessário desmontar o experimento.
Levante o dinamômetro clicando com o botão direito do mouse e selecionando a opção “Levantando dinamômetro”.
Retorne o béquer para a mesa clicando com o botão direito do mouse e selecionando a opção “Posicionar na mesa”.
Desça o dinamômetro clicando com o botão direito do mouse e selecionando a opção “Descer dinamômetro”.
Coloque o cilindro de Arquimedes na mesa clicando com o botão direito do mouse e selecionando a opção “Colocar na mesa”.
Esvazie o recipiente transparente clicando com o botão direito do mouse sobre ele e selecionando a opção “Esvaziar recipiente”.
AVALIANDO OS RESULTADOS
Com os dados obtidos e calculados, responda os questionamentos a seguir.
- Explique a aparente diminuição ocorrida no peso do cilindro ao ser imerso na água.
- Por que, ao preencher o recipiente com água, o peso marcado pelo dinamômetro retorna exatamente ao valor do cilindro quando não estava imerso na água?
- Determine o módulo da força que provocou a aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo, denominada empuxo E.
E = PCFL − PACDL
E = _____ N
Onde:
PACDL = Peso aparente do corpo dentro do líquido.
PCFL = Peso aparente do corpo fora do líquido.
- Explique o motivo pelo qual usamos a expressão “aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo” e não “diminuição do peso do corpo”.
CHECKLIST
✓ Acessar seu AVA
✓ Clicar no link do experimento HIDROSTÁTICA
✓ Verificar o peso do cilindro
✓ Colocar o cilindro no béquer
✓ Preencher o recipiente com água
✓ Desmontar o experimento
✓ Avaliar os resultados
RESULTADOS
Resultados do experimento
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em Word contendo as informações obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas.
O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
Acrescente as referências bibliográficas, quando houver, segundo as normas da ABNT.
Resultados de Aprendizagem
Como resultados dessa prática será possível reconhecer a presença do empuxo em função da aparente diminuição da força peso de um corpo submerso num líquido, determinando a força de empuxo atuante.
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