ICF1 - AD1 Prática Em Casa - 2021-2 CEDERJ

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AD1 prática de ICF1 – 2021.2
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Instruções
Faça a AD1 (incluindo a parte online) à medida em que for estudando.
Não dispense a ajuda dos mediadores presenciais e à distância para fazer a sua AD1. Você pode entrar em contado com os mesmos pelas vídeo-tutorias, nos horários disponíveis. Ou ainda pelas ferramentas da plataforma denominadas “Fórum” e “Sala de Tutoria”, onde você pode colocar a sua dúvida e ter uma resposta da nossa equipe em até 24h durante a semana. Quando a dúvida é colocada de sexta à noite até domingo, respondemos até a segunda-feira seguinte.
Esta AD prática contém uma questão. Ela deve ser entregue na plataforma!
 (
IF/UFRJ
Introdução
 
às
 
Ciências
 
Físicas
 
I
 
2
o
 
Semestre
 
de
 
2021
AD1
 
prática de
 
ICF1
)
 (
Profs. Germano
 
Penello
 
e
 
Lucas Sigaud
) (
1
)
RESPONDA A QUESTÃO NOS ESPAÇOS RESERVADOS, LOGO ABAIXO DE CADA ITEM.
Leva tempo para uma pessoa reagir a qualquer estímulo externo. Por exemplo, no início de uma corrida de 100 m rasos em uma competição de atletismo, uma arma é disparada pelo árbitro. Ocorre um pequeno tempo de atraso antes que os corredores saiam da linha de partida, em razão de seu tempo de reação finito. Na verdade, a largada é anulada se um atleta sair da linha de partida menos de 0,1 s após o disparo da arma. Qualquer tempo mais curto indica que o corredor “queimou a largada”.
Existe um teste simples, mostrado na Figura 1, que você pode realizar para determinar seu tempo de reação. Seu colega segura uma régua métrica, e você se prepara para segurá-la, conforme é mostrado na Fig. 1(a). Medindo a distância h que a régua cai depois de ser solta até você a segurar (mostrado na Fig.1(b)), é possível determinar seu tempo de reação.
a) Tente realizar esse experimento com a ajuda de alguém (ou segurando a régua com uma mão e procurando pegá-la com a outra). Repita o processo 5 vezes. Preencha a Tabela 1, abaixo, com os resultados da medida de h e sua incerteza Δh.
 (
Medida
h
Δh
1
15,5cm
+-0,5cm
2
14,5cm
+-0,5cm
3
13,6cm
+-0,5cm
4
15,6cm
+-0,5cm
5
15cm
+-0,5cm
)Tabela 1
 (
(a)
(b)
h
)
Figura 1
b) Calcule, no espaço abaixo, a média destes valores encontrados para h. Propague a incerteza, conforme mostrado na apostila, para a média. Explicite seus cálculos e dê o resultado abaixo.
Valor médio de h: 
Vh =15,5+14,5+13,6+15,6+15/5 = 74,2/5 => 14,84cm; passando para metros: 0,1484m.
Valor médio de incerteza:
I1: 15,5 – 14,8 = 0,7 
I2: 14,5 – 14,8 = 0,3
I3: 13,6 – 14,8 = 1,2 elevamos os números ao quadrado
I4: 15,6 – 14,6 = 0,8
I5: 15,6 – 14,8 = 0,2
(0,7)² + (0,3)² + (1,2)² + (0,8)² + (0,2)² = 0,49 + 0,09 + 1,44 + 1,6 + 0,04 = 3,66. 
A soma deve ser posta a raiz divida por 5, sendo: √3,66/5 = √0,732 = 0,855cm > passando para, 0,0085 metros.
Portanto, o Hm = desvio padrão/ √5; portanto igual à: 0,0085/√5 = 0,0085/2,23 => 0,0038 metros.
c) Use a média de h para encontrar o seu tempo de reação,
utilizando a relação
1
𝑦 = 𝑦0 + 𝑣0𝑡 + 2 𝑎𝑡
2, explicitando o valor de
cada grandeza. Considere a aceleração da gravidade como
sendo de 9,8 m/s². (Para fins de comparação, quando Usain Bolt estabeleceu o recorde mundial de 9,69 s para os 100 m rasos em agosto de 2008, seu tempo de reação foi de 0,165 s. Seu tempo de reação foi maior ou menor?) Não esqueça da unidade e da incerteza!
Média de h: 
0,1484 metros. Logo, y = y0 + V0t + 1/2at² = 0,1484 = ½.9,8t² => t² = 0,1484/4,9 => t =√0,03028 => 0,1740m/s.
Incerteza do tempo de reação: 
0,1740 x 0,0038 / 2 x 0,1484 = 0,002 m/s.
d) Agora pegue os dados da Tabela 1 e monte a Tabela 2, abaixo, calculando o tempo t de reação e sua incerteza para cada medida realizada.
Tabela 2
	Medida
	t
	Δt
	1
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Medida 1:
t1: √h1/4,9 => √0,155/ 4,9 = √0,031 = 0,176
t2: √0,145/4,9 => √0,029 = 0,170
t3: √0,136/4,9 => √0,027 = 0,164
t4: √0,156/4,9 => √0,031 = 0,176
t5: √0,15/4,9 => √0,030 = 0,173
Valor de incerteza de cada medida:
It1: 0,176 x 0,005/2 x 0,155 = 0,028
It2: 0,170 x 0,005/2 x 0,145 = 0,0029
It3: 0,164 x 0,005/2 x 0,136 = 0,0029
It4: 0,176 x 0,005/2 x 0,156 = 0,0027
It5: 0,173 x 0,005/2 x 0,15 = 0,0028
e) Calcule, baseado nos resultados da Tabela 2, o tempo médio de reação e sua incerteza. Compare com o resultado obtido no item (c). Você esperava essa resposta? Justifique.
Tempo medio: 
Tr = 0,176 + 0,170 + 0,164 + 0,176 + 0,173/5 = 0,859/5 = 0,171 m/s
Valor da propagação de incerteza:
It1: 0,176 – 0,171 = 0,005
It2: 0,170 – 0,171 = 0,001
It3: 0,164 – 0,171 = 0,007 elevamos os números ao quadrado
It4: 0,176 – 0,171 = 0,005
It5: 0,173 – 0,171 = 0,002
(0,005)² + (0,001)² + (0,007)² + (0,005)² + (0,002)² = 0,000025 + 0,000001 + 0,000049 + 0,000025 + 0,000004 = 0,000104
A soma deve ser posta a raiz divida por 5, sendo: √0,000104/5 = √0,0000208 => 0,00456 m/s.
Portanto = desvio padrão/ √5; portanto igual à: 0,00456/√5 = 0,00456/2,23 => 0,0020m/s².
f) Proponha agora um experimento, utilizando apenas objetos que você possua em casa (incluindo seu celular, calculadora, cronômetro, computador, etc.), para que você possa determinar o valor da aceleração da gravidade. Discuta com seus mediadores. Descreva, abaixo e na próxima página, em detalhes a proposta e tente realizá-la, atentando para:
· Objetivo do experimento.
· Material necessário.
· Medidas realizadas.
· Fontes de erro e incertezas estimadas associadas.
· Resultados obtidos (apresente-os de forma organizada!).