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Construindo uma balança de Arquimedes

Estratégias de ensino-aprendizagem

A balança de Arquimedes é um dispositivo que mede a força de empuxo sofrida por um corpo quando submerso em água.
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Ao trabalhar os conceitos sobre Hidrostática, o professor pode contar o fato histórico relacionado à coroa do reio Hierão. Nessa história sabemos que o rei ficou intrigado com a fabricação de sua coroa. Assim, chamou Arquimedes e lançou a ele o desafio de descobrir se a coroa era feita somente de ouro ou se continha mistura. Arquimedes conseguiu provar que a coroa do reio era uma mistura de ouro e prata, tomando como base princípios estudados por ele.

Arquimedes pesou a coroa do reio fora e dentro da água, com isso pôde demostrar que a densidade da coroa era menor do que deveria ser. Portanto, concluiu que o ourives tinha misturado prata no ouro.

Sendo assim, tomando como base os princípios da Hidrostática, propomos esta atividade, de baixo custo, que objetiva medir a força de empuxo. O professor pode demonstrar o exercício para os alunos.

Para a realização desta atividade precisaremos dos seguintes materiais:

- barbante
- régua, ou uma varinha de madeira de 20 a 30 cm de comprimento
- um balde com água
- pesos diversos
- uma garrafa plástica
- uma mamadeira graduada

Montando o experimento

Primeiro amarre um pedaço de barbante com uns 20 cm no centro da varinha de madeira, de modo que ela permaneça equilibrada quando suspensa por ele. Nas duas extremidades da varinha, amarre outros dois pedaços de barbante. Em um dos barbantes amarre a garrafa (ou a mamadeira graduada) sem tampa. No outro lado da varinha coloque um peso de chumbo (pode ser chumbada de pesca) ou outro objeto que seja mais pesado que a garrafa vazia. Vá adicionando água dentro da garrafa até a balança se equilibrar. Veja a ilustração abaixo:

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Garrafa com água e massa de chumbada em equilíbrio

Em seguida, leve a balança até o balde de água e mergulhe o peso dentro do balde. Veja o que acontece:

Massa de chumbada emersa na água do balde

Ao mergulhar o peso dentro do balde veremos que o braço da balança que está do lado de fora do balde descerá, pois o peso que está dentro da água sofrerá a ação da força de empuxo na água e será empurrado para cima.

Despeje metade da água da garrafa na mamadeira. Agora aos poucos vá despejando a água da mamadeira de volta na garrafa até que a balança fique novamente em equilíbrio. Nesse ponto, vai restar um pouco de água na mamadeira. Meça o volume dessa água.

O peso da água retirada corresponde à força de empuxo exercida sobre o peso. Para determinar, ou melhor, saber o peso da água, multiplique o volume (indicado na mamadeira) pela densidade da água. Não se esqueça de colocar as unidades padronizadas.


Por Domiciano Marques
Graduado em Física

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