Princípios da Estática e Hidrostática

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MAPA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I – 52_2024
​Sabemos que uma condição de equilíbrio de um corpo é que a resultante das forças que agem sobre um corpo seja nula. Se o momento do sistema (que é a soma dos momentos das forças que agem sobre ele) é nulo, o corpo não adquire movimento de rotação.
Os princípios da estática podem ser observados em cada estrutura do cotidiano das cidades, como por exemplo em prédios, casas, e pontes, entre outras. Estruturas mecânicas como guindastes, guinchos e pontes rolantes não seriam facilmente projetadas sem que as equações de equilíbrio estático fossem utilizadas. Estes exemplos servem para ilustrar o quão importante são os princípios da estática associados ao equilíbrio de corpos rígidos.
Fonte: Física Geral e Experimental I. Luis Ricardo Arruda de Andrade. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. p. 277-280.
A hidrostática estuda as características intrínsecas aos fluídos, como suas propriedades, uma dessas propriedades é a densidade do fluído em condições estáticas de equilíbrio. Um dos mais importantes estudos da hidrostática é o do princípio de Arquimedes que estabelece que um corpo sólido submerso em um determinado fluído ficará sujeito a ação de uma força vertical, para cima, denominada de empuxo e cuja intensidade é igual ao peso do fluído deslocado pelo corpo.
O princípio de Arquimedes possui aplicações em diversas áreas da engenharia, como por exemplo no projeto de embarcações e aeronaves, medição de densidade de líquidos, e projetos de medidores de vazão.
Fonte: Física Geral e Experimental I. Luis Ricardo Arruda de Andrade. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. p. 293-295.
Os dois conceitos acima citados são colocados a prova por você: imagine que um equipamento superaquece em sua empresa e algumas porcas e parafusos são soltos e deformados.
1) Para solicitar a recompra, é necessário saber a massa exata das peças. Você tem disponível nos laboratórios virtuais o experimento de Estática, no qual aborda em específico sobre o equilíbrio de corpos rígidos. Após realizar a leitura da apresentação do experimento, do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-teste, faça o experimento virtual.
Imagine que cada um daqueles corpos de prova do experimento virtual é uma peça solta do seu equipamento e que a massa precisa ser determinada. Coloque apenas um corpo de prova do prato e equilibre a balança. Repita o procedimento para cada corpo de prova e, para cada equilíbrio, preencha uma linha da tabela a seguir:
	 
	Distância do centro de rotação ao contrapeso
	Massa do contrapeso
	Distância do centro de rotação ao centro do prato
	Massa do prato
	Massa do corpo de prova
	Peso 1
	 
	 
	 
	 
	 
	Peso 2
	 
	
	
	
	 
	Peso 3
	 
	
	
	
	 
	Peso 4
	 
	
	
	
	 
Obs: as colunas 2, 3, 4 e 5 da tabela são obtidas por dados experimentais, a coluna 6 da tabela é obtida por cálculos.
2) Para solicitar a recompra uma outra peça específica, você mudou de experimento e irá determinar a massa da peça por hidrostática. Você tem disponível nos laboratórios virtuais o experimento de Hidrostática, no qual aborda em específico sobre o empuxo. Após realizar a leitura da apresentação do experimento, do sumário teórico, do roteiro e de realizar o pré-teste, faça o experimento virtual.
Imagine que o cilindro (corpo de prova do experimento virtual) é a peça solta do seu equipamento e que a massa precisa ser determinada. Faça todos os passos do experimento indicado no roteiro e preencha a tabela abaixo:
	 
	 
	Valor no Dinamômetro (N)
	I
	Cilindro sólido fora da água
	 
	II
	Cilindro sólido dentro da água
	 
	III
	Cilindro sólido + água preenchida, fora da água:
	 
	IV
	Cilindro sólido + água preenchida, dentro da água:
	 
Responda:
a) Utilizando apenas dados de volume e densidade do cilindro, dados no rodapé do experimento, qual a massa deste sólido?
b) Utilizando apenas dados de peso (valores fornecidos no dinamômetro na linha I) e g=9,81 m/s², qual a massa deste sólido?
c) Utilizando apenas valores teóricos (Volume do cilindro: 50 cm³, densidade da água 1000 kg/m³, g=9,81 m/s², qual o empuxo neste cilindro?
d) Utilizando apenas dados de peso (valores fornecidos no dinamômetro na linha I, II, III e IV), quais os dois valores que podem ser encontrados para o empuxo neste cilindro?
e) Justifique o motivo pelo qual usamos a expressão “aparente diminuição sofrida pelo peso do corpo” e não “diminuição do peso do corpo”.
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