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Curso: Licenciatura em Química Disciplina: Física Experimental Ӏ Professor: Helder Tanaka Queda Livre Discente/grupo: Gabriela Leite de Melo Porto Seguro – Bahia INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Licenciatura em Química Física Experimental Ӏ Relatório de Experimento “Queda Livre” Novembro – 2021 1. APRESENTAÇÃO Este relatório descreve as atividades desenvolvidas por Gabriela Leite de Melo no curso de Licenciatura em Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Campus Porto Seguro, no âmbito da disciplina Física Experimental Ӏ, ministrada pelo Professor Helder Tanaka, durante o 2º semestre do Ano de 2021. Porto Seguro, 10 de Novembro de 2021 ________________________________________ Gabriela Leite de Melo INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Licenciatura em Química Física Experimental Ӏ Relatório de Experimento “Queda Livre” 2. INTRODUÇÃO O exemplo mais comum do movimento retilíneo uniformemente acelerado é a queda livre de um corpo solto em repouso. Este foi um dos problemas estudados por Galileu em seus trabalhos, que deram origem à física moderna. [1] Quando um corpo está sujeito apenas à força gravitacional, ele está em queda livre e os efeitos da resistência do ar podem ser desprezados. De acordo com a Lei de Gravitação Universal, proposta por Newton, a aceleração gravitacional próxima à superfície terrestre é igual a 9,8 m/s2, o valor exato varia de um local para outro. [2] Ao lançar um corpo para baixo partindo do repouso, a velocidade inicial é nula (v0 = 0). Sob ação da gravidade (g), levará um tempo (t) para que percorra uma certa distância (h). Visto isso, na queda livre pode ser utilizada a seguinte equação(I) para se obter a altura: [3] (I)ℎ = 𝑔×𝑡 2 2 onde: h = altura g = aceleração da gravidade t = tempo A redução dos dados sob a forma de tabelas, gráficos e distribuições de frequências nos permite localizar a maior concentração de valores de uma dada distribuição. As medidas de posição, também chamadas de medidas de tendência central, são formadas por médias, mediana e moda. A média aritmética é a mais simples e fácil de ser calculada usando a Equação II, porém, tem a desvantagem de ser fortemente afetada pelos valores extremos. [4] = (II)𝑥 Σ𝑥𝑖𝑛 Onde: = média aritmética𝑥 = somatório dos valores da variável.Σ𝑥𝑖 n = número de valores. Gabriela Leite de Melo INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Licenciatura em Química Física Experimental Ӏ Relatório de Experimento “Queda Livre” É importante calcular o erro relativo de uma determinada tarefa ou produto pelo fato de diminuir certas aproximações que podem gerar erros maiores, ele pode ser calculado utilizando a Fórmula III.[5] (III)%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑒𝑥𝑝−𝑟𝑒𝑎𝑙| |𝑟𝑒𝑎𝑙 × 100 onde: erro relativo%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = exp = valor experimental real = valor real 3. OBJETIVOS ● Encontrar a altura utilizando um cronômetro; ● Calcular o erro percentual da altura real com a altura encontrada com o cronômetro. 4. PARTE EXPERIMENTAL 4.1. Materiais e reagentes ● Régua de 30 cm ● Tampa de garrafa PET ● Mini durex ● Cronômetro do celular ▪ Parte Experimental – Calculando a aceleração da gravidade em Porto Seguro. Foi medida uma altura de 1,30 m com o auxílio de uma régua, e então foi marcado um ponto referencial. A tampa de garrafa PET(objeto 1) foi solta a partir desse referencial, e o cronômetro foi acionado simultaneamente, a contagem foi interrompida assim que o objeto fez barulho ao cair no chão. Esse procedimento foi reproduzido 20 vezes com o objeto 1 e com o mini durex(objeto 2) na mesma altura. Gabriela Leite de Melo INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Licenciatura em Química Física Experimental Ӏ Relatório de Experimento “Queda Livre” 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Foi determinada a altura de 1,30 m e registradas 20 medidas de tempo de queda livre. Após o experimento foram coletados os seguintes dados exibidos na Tabela 1 e 2: Tabela 1 - Dados coletados na queda livre do objeto 1 Tempo da queda (s) 0,65 0,48 0,43 0,53 0,60 0,40 0,55 0,48 0,51 0,51 0,66 0,55 0,55 0,43 0,46 0,55 0,56 0,46 0,50 0,48 Tabela 2 - Dados coletados na queda livre do objeto 2 Tempo da queda (s) 0,58 0,52 0,58 0,58 0,50 0,62 0,52 0,65 0,41 0,55 0,51 0,55 0,45 0,62 0,52 0,53 0,40 0,62 0,57 0,60 Os valores obtidos variaram muito, então utilizando a fórmula II foi calculada uma média dos valores expressos nas tabelas 1 e 2. = Objeto 1𝑥 10,3420 = 0, 517 𝑠 → = Objeto 2𝑥 10,8820 = 0, 544 𝑠 → Gabriela Leite de Melo INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Licenciatura em Química Física Experimental Ӏ Relatório de Experimento “Queda Livre” Os valores obtidos no cálculo da média aritmética foram utilizados na fórmula I para calcular a altura experimental. ➔ Altura experimental objeto 1: 1,32 cmℎ = 𝑔×𝑡 2 2 → 9,8×0,52 2 2 → 2,65 2 = ➔ Altura experimental objeto 2: 1,42 cmℎ = 𝑔×𝑡 2 2 → 9,8×0,54 2 2 → 2,85 2 = Como os valores experimentais obtidos foram diferentes do valor real, sendo que o objeto 1 teve uma diferença de 2 cm e o objeto 2 uma diferença de 12 cm. Foi calculado o erro percentual utilizando a fórmula III ➔ Erro percentual objeto 1: = 1,53%%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑒𝑥𝑝−𝑟𝑒𝑎𝑙| |𝑟𝑒𝑎𝑙 × 100 → %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 1,32−1,30| | 1,30 × 100 ➔ Erro percentual objeto 2: = 9,23%%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑒𝑥𝑝−𝑟𝑒𝑎𝑙| |𝑟𝑒𝑎𝑙 × 100 → %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 1,42−1,30| | 1,30 × 100 Pode ser observado uma diferença considerável no valor de erro percentual. 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS O relatório abordou de forma clara o conceito de queda livre. Os valores obtidos no experimento com o objeto 1 oscilaram, e então quando foi calculada a média aritmética para calcular a altura, foi encontrado um valor experimental muito similar ao valor real aferido no início do experimento, visto que o erro percentual desse objeto foi de apenas 1,53%, pode se concluir que a contagem do tempo de queda foi preciso. Já o objeto 2 a contagem não foi tão precisa, visto que o erro percentual foi de 9,23%, não é um valor alto, mas se comparado Gabriela Leite de Melo INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Licenciatura em Química Física Experimental Ӏ Relatório de Experimento “Queda Livre” ao objeto 1, teve uma diferença considerável, causando uma diferença na altura experimental de 12 cm do valor real, enquanto o objeto 1 teve a diferença de apenas 2 cm, essas diferenças podem ter sido causadas por erro no manuseio do cronômetro, resistência do ar, entre outros fatores. Em geral, os valores das alturas experimentais se aproximaram da altura real. 7. REFERÊNCIAS [1]H. MOYSÉS NUSSENZVEIG. Curso de física básica 1 - Mecânica. 5ª edição- Blucher- 2017. [2]WAGNER CORRADI et al. Fundamentos da Física I. Belo Horizonte, Editora UFMG, 2010 [3] <https://www.todamateria.com.br/queda-livre/> acessado em 16/11/21 [4]JORGE LUIZ DE CASTRO E SILVA et al. Estatística e Probabilidade - Matemática. – 3. ed.– Fortaleza : EdUECE, p. 57-87, 2015 [5] https://industriahoje.com.br/como-calcular-erro-relativo acessado em 15/11/21 Gabriela Leite de Melo https://www.todamateria.com.br/queda-livre/ https://industriahoje.com.br/como-calcular-erro-relativo