3B Scientific Magdeburg Plates - Manual (Page 17)

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3. Princípios de funcionamento
A terra está envolta por uma camada de ar, a atmosfe-
ra. Como qualquer outra matéria, as moléculas de ar
estão sujeitas à força de gravidade e concentram-se por
isso na superfície da terra. A pressão atmosférica pro-
duzida pela massa de ar é maior ao nível do mar e di-
minui quanto maior a distância da superfície terrestre.
De forma análoga aos líquidos, a pressão do ar age so-
bre um corpo uniformemente por todos os lados. Num
corpo aberto existe sempre equilíbrio entre a pressão
interna e externa. Sendo a pressão interna menor do
que a externa, o estado de equilíbrio é restabelecido
por absorção de ar. Também no caso contrário, quando
a pressão interna é maior do que a externa, existe a
mesma tendência por exaustão de massa. Tratando-se
de um corpo fechado, a força resultante da diferença de
pressão interna e externa age sobre a superfície do cor-
po e tende, no primeiro caso, a amassa-lo, e no segundo
caso dirigida para fora a leva-lo a explodir.
O físico e burgomestre de Magdeburgo Otto von
Guericke foi o primeiro a demonstrar o efeito da pres-
são atmosférica do ar. Os seus ensaios de vácuo come-
çaram a volta de 1650 e chegam ao seu ápice numa
experiência espectacular frente ao Imperador
Ferdinand III em 1654 em Regensburgo: os hemisféri-
os de Magdeburgo. Para isso, Guericke evacuou dois
hemisférios de 42 cm juntos e vedados com tiras de
couro embebidas em óleo e cera. O ar pressionava os
dois hemisférios um contra o outro com tal força que
nem mesmo a potência de 16 cavalos foi capaz de se-
para-los.
4. Utilização
4.1 Demonstração do efeito da pressão do ar
atmosférico
•
Antes de iniciar a experiência, controlar se há
eventuais danos no anel de borracha de vedação
ou nas placas.
•
Efetuar a conexão entre a bomba manual 8 e a
placa de Magdeburgo 3 conforme a ilustr. 1.
• Para tal, inserir os conectores de mangueira uns
nos outros e junta-los girando e pressionando le-
vemente com os dedos.
•
Colocar o anel de borracha de vedação desejado
sobre a placa e pressionar as placas uma contra a
outra.
•
Ao escolher o anel de menor diâmetro será mais
fácil separar as placas puxando. Uma compara-
ção experimental, na qual ambos os anéis de
vedação são utilizados, demonstra que a intensi-
dade da força é dependente da superfície.
•
Uma segunda pessoa inicia o procedimento de
evacuação com a bomba manual.
• Após um curto bombeio, a maior parte do ar en-
tre as duas placas já terá sido evacuado.
•
Demonstrar a ação da pressão atmosférica do ar
puxando as placas.
• Ventilar a aparelhagem soltando a conexão à
mangueira na placa de Magdeburgo.
Ilustr.1
4.2 Medição quantitativa
4.2.1 Determinação experimental aproximada da
pressão do ar atmosférico
• Montar os aparelhos como indicado no ensaio em
4.1.
•
Evacuar o ar que se encontra entre as placas.
• A pessoa com as placas de Magdeburgo sobe numa
balança de pessoas caseira e observa a escala en-
quanto a segunda pessoa tenta separar as placas
puxando verticalmente para baixo.
• Tomar nota do valor observado na balança no
momento da separação das placas.
•
Para efetuar o cálculo serve a fórmula
pressão = força/superfície
• Para determinar a força, a partir da leitura do
valor na balança, subtrair o peso do corpo do peso
das placas de Magdeburgo. Para converter o va-
lor em Newton, multiplicar o valor em kg por 9,8.
•
A força que pressiona as placas uma contra a ou-
tra corresponde à força exercida pela pressão do
ar sobre a superfície delimitada pelo anel de bor-
racha. Por isso, para determinar a superfície defi-
nir o diâmetro médio do anel de borracha e con-
verter em m².
• 1 N/m² corresponde a 1 Pa. Sendo que os valores
calculados são muito grandes, é recomendável
converter o resultado em kPa.
• Recomenda-se uma comparação com o valor real
da pressão do ar, medida com um barômetro.
•
Discutir as fontes de erro com os alunos (por exem-
plo, imprecisão da balança caseira e da leitura
dos valores, a placa nгo й puxada em perfeita
verticalidade, ar residual entre as placas).
Adicionalmente necessário:
1 balança de pessoas caseira
4.2.2 Determinação da força que age sobre as placas de
Magdeburgo com um registrador de dados (logger)
• Efetuar as conexões da mangueira conforme a
ilustr. 2.
•
Conectar o sensor de pressão (por ex. U 44220) e
um barômetro (por ex. U 44300) a um registrador
de dados (por ex. U 44000).
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