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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE ENSINO ROSIELLEN LEITE PALMEIRA RESUMO - ERROS E MEDIDAS Maceió 2021 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE ENSINO Toda operação de medida exige do experimentador habilidade no manuseio de instrumentos de medida e a capacidade de efetuar corretamente a leitura destes instrumentos, nesse resumo iremos abordar alguns tópicos que serão necessários para o conhecimento correto de leitura de instrumentos de medida e a capacidade de efetuar corretamente a leitura destes instrumentos. Erros e Desvios: Quando um experimentador determina o valor de uma grandeza, três situações são possíveis: 1. O valor da grandeza já é conhecido com exatidão 2. O valor da grandeza não é conhecido exatamente. 3. O valor da grandeza não é conhecido Para estudar um fenômeno físico é preciso adotar um procedimento que se possa repetir e variar tantas quantas forem necessárias, até que se tenha reunido certa quantidade de dados experimentais. Esses dados são obtidos através do processo de medidas. Na obtenção de uma medida podem ocorrer dois tipos de erros: o aleatório e o sistemático. O erro aleatório decorre de flutuações dos resultados das medidas em torno de um valor médio, essas flutuações acarretam uma imprecisão para mais ou para menos nesse valor. Já, o erro sistemático, este último deve ser evitado de todas as formas; um instrumento mal calibrado ou com defeito, um experimentador que repete erro na operação, de interpretação ou de leitura ou de fatores externos ao laboratório, como fenômenos climáticos, são fontes de erros sistemáticos que devem ser controlados pelo experimentador. Nas atividades experimentais, muitas vezes, objetiva-se estudar a maneira de como uma propriedade ou quantidade depende ou varia com relação à outra propriedade ou quantidade. Como a incerteza será representada por um e somente um algarismo significativo, que atua no duvidoso, é ela quem comandará o número de algarismos significativos no resultado final. Para uma melhor avaliação de incertezas em gráficos a representação gráfica, como vimos, tem a sua importância, no sentido de ilustrar e sintetizar as relações entre as UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE ENSINO variáveis de grandezas representativas de um fenômeno. As leis físicas expressam relações entre quantidades de grandezas físicas. Estas relações podem ser expressas de três modos: a) Em palavras, formando as sentenças conceituais; b) Em símbolos matemáticos em forma de equações; c) Em representações pictóricas conhecidas como gráficos. Relações não lineares Como vimos, sempre que os pontos experimentais caem sobre uma linha reta, a lei de variação que relaciona as quantidades físicas são facilmente deduzidas. Entretanto, quando os pontos experimentais não se ajustam a uma linha reta como frequentemente acontece, o problema torna-se um pouco mais difícil. O método mais simples para encontrarmos as leis de variação entre duas quantidades relacionadas entre si que obedecem as equações não lineares, é o que consiste em transformar tais equações em lineares e fazermos o mesmo tratamento usado anteriormente para equações da reta. Coeficiente angular: avaliação de sua incerteza a)Traçar duas retas paralelas que contenham a maioria das barras de incertezas, formando uma figura retangular. b) Traçar duas retas que corresponderão às diagonais da figura retangular, nos pontos ABCD. c) Determinar seus coeficientes angulares. Escala regular e Escala logarítmica Neste item desenvolveremos algumas noções básicas sobre escalas, principalmente a logarítmica, usada no papel log-log e no papel mono-log. O exemplo mais comum de um papel para gráficos com escala regular é o milimetrado. Neste tipo de papel os traços são igualmente espaçados – tanto no eixo das ordenadas como no eixo das abscissas – podendo este espaçamento ser em mm, cm, m. A origem não é no ponto (0,0), mas sim no ponto (1,1) podendo deslocar o eixo de um ciclo a mais ou a menos de acordo com os dados experimentais. Em ambos os UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE FÍSICA LABORATÓRIO DE ENSINO eixos a escala é sempre a mesma. O papel log-log é aquele que apresenta escala logarítmica nas duas dimensões, isto é, tanto no eixo das ordenadas quanto no eixo das abscissas. A representação da relação entre duas grandezas, neste tipo de papel, pode resultar uma curva qualquer. A equação da reta será: y=ax+b. Determinação das constantes “a” e “b” Se a função é y = bxa , a constante “b” será igual a y para x = 1. Para determinar a constante a, basta tomar dois pontos quaisquer da reta. Em geral o papel mono-log apresenta o eixo das ordenadas em escala logarítmica e o eixo das abscissas em escala regular. Neste caso pode-se atribuir origem igual a ZERO quando da graduação do eixo das abscissas, enquanto que para o eixo das ordenadas prevalecem as normas da escala logarítmica. Neste papel, quando os pontos plotados estiverem alinhados (linha reta) a função pode ser uma exponencial da forma: y=aebx Para se determinar a função exponencial, devemos determinar os valores das constantes a e b. Como a função exponencial é y=aebx observa-se que para x=0 tem-se que y=a e b0 = ae 0 = a⋅1 =a . Portanto, determina-se a procurando-se o valor de y=a para x=0. Para se determinar a constante b toma-se dois pontos quaisquer, que pertençam a reta do papel mono-log, Substituindo a e b na equação y=ae bx tem-se a função procurada. Referências: HELLMEISTER, M. C. Roteiro de Física Experimental 1 - Erros e Medidas. Instituto de Física - UFAL.
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