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UNIVERSIDADE PAULISTA- UNIP RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA DE MECÂNICA CLÁSSICA Carlos Enrique Cachay Silva - 2111479 UNIP EAD – São Paulo Morumbi SP Polo UNIP – Marquês SP 2022 Caro aluno, Após realizar as atividades em laboratório, responda o questionário que segue referente a cada um dos roteiros realizados. Relatório 1- Paquímetro I Questão 1: a) Explique o objetivo deste experimento e como se determina a precisão de um paquímetro. b) Indique a precisão do paquímetro utilizado no laboratório. c) Calcule o diâmetro médio e o desvio padrão com um algarismo significativo de cada uma das esferas. a) O objetivo do experimento, é aprender a utilizar o paquímetro para realizar medições com rapidez, em peças cujo grau de precisão seja de até 0,02mm ou 1/128 de polegada. Para avaliar com mais precisão a medida no paquímetro, recorre-se ao nônio, também chamado vernier. O nônio é a escala do paquímetro que permite medir comprimentos menores do que 1 mm. Precisão é o menor comprimento que o paquímetro consegue avaliar com alto grau de confiabilidade. Pode-se calcular a precisão do paquímetro como sendo o inverso do número de divisões do nônio. 1/p número de divisões do nônio b) A precisão, é o menor comprimento que o paquímetro consegue avaliar, o utilizado no laboratório é 0,05 mm (1/20). c) Diâmetro médio DADOS: DIÂMETRO ESFERA DE VIDRO (DVI – DV) (mm) (DVI-DV)2 (mm)2 17,80 0,13 0,01 17,95 0,28 0,07 17,40 - 0,27 -0,07 17,85 0,18 0,03 17,75 0,08 0,01 17,85 0,18 0,03 17,60 -0,07 0,01 17,35 -0,32 0,10 17,40 0,27 0,07 17,80 0,13 0,01 𝑿 𝑺𝑶𝑴𝑨𝑻𝑶𝑹𝑰𝑨 𝑫𝑶𝑺 𝑫𝑨𝑫𝑶𝑺 𝑵 𝑋 = 17,80 + 17,95 + 17,40 + 17,85 + 17,75 + 17,85 + 17,60 + 17,35 + 17,40 + 17,80 10 𝑋 = 176,75 10 𝑋 = 17,67 𝑚𝑚 DESVIO PADRÃO: 𝑝 = √ ∑(DVI − DV)2 N − 1 𝜎𝑝 = 0,01 + 0,07 + 0,07 + 0,03 + 0,01 + 0,03 + 0,01 + 0,10 + 0,07 + 0,01 10 − 1 𝜎𝑝 = 0,04 𝑚𝑚 Questão 2: Compare o desvio padrão (p) com a precisão (p) de ambas esferas de acordo com as condições apresentada no relatório. a) Escreva os resultados das medições dos diâmetros das esferas de vidro e aço. b) Qual diâmetro medido possui maior precisão? Justifique sua resposta a) Diâmetro da esfera de aço (DVI – DV) (mm) (DVI-DV)2 (mm)2 20,10 -0,03 0,01 20,15 0,02 0,01 20,10 -0,03 0,01 20,10 -0,03 0,01 20,15 0,02 0,01 20,10 -0,03 0,01 20,20 0,07 0,01 20,10 -0,03 0,01 20,15 0,02 0,01 20,20 0,07 0,01 𝑿 = 𝑺𝑶𝑴𝑨𝑻𝑶𝑹𝑰𝑨 𝑫𝑶𝑺 𝑫𝑨𝑫𝑶𝑺 𝑵 𝑋 = 20,10 + 20,15 + 20,10 + 20,10 + 20,15 + 20,10 + 20,20 + 20,10 + 20,15 + 20,20 10 𝑋 = 201,35 10 𝑋 = 20,13 𝑚𝑚 DESVIO PADRÃO: 𝜎𝑝 = √ ∑(DVI − DV)2 N − 1 𝜎𝑝 = 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 10 − 1 𝜎𝑝 = 0,01 𝑚𝑚 b) Diâmetro da esfera de vidro: X=x ±ɛ X= 17,67± 0,01 Margem de erro: ɛ= 𝜎 √𝑁 ɛ= 0,04 √10 ɛ= 0,04 3,16 ɛ= 0,01 𝜎 ≥ 𝑝 0,04 ≤ 0,05 onde o desvio padrão é menor que a precisão. Diâmetro da esfera de aço: X=x ±ɛ X= 20,13± 0,01 Margem de erro: ɛ= 𝜎 √𝑁 ɛ= 0,01 √10 ɛ= 0,01 3,16 ɛ= 0,01 𝜎 ≥ 𝑝 0,01 ≤ 0,05 onde o desvio padrão é menor que a precisão. Relatório 2- Paquímetro II Questão 1: a) Explique o objetivo deste experimento e como se determina a precisão de um paquímetro. b) Indique a precisão do paquímetro utilizado no laboratório. c) Calcule a média e o desvio padrão do diâmetro, da largura, do comprimento e da espessura, com um algarismo significativo. a) O objetivo do experimento, é aprender a utilizar o paquímetro para realizar medições com rapidez, em peças cujo grau de precisão seja de até 0,02mm ou 1/128 de polegada. Para avaliar com mais precisão a medida no paquímetro, recorre-se ao nônio, também chamado vernier. O nônio é a escala do paquímetro que permite medir comprimentos menores do que 1 mm. Precisão é o menor comprimento que o paquímetro consegue avaliar com alto grau de confiabilidade. Pode-se calcular a precisão do paquímetro como sendo o inverso do número de divisões do nônio. 1/p número de divisões do nônio b) A precisão é 0,05 mm (1/20). c) DI(mm) (Di-D) (mm) Di-D) 2 (mm)2 2,70 -0,14 0,01 2,75 -0,09 0,01 2,80 -0,04 0,01 2,90 0,06 0,01 3,10 0,26 0,06 2,75 -0,09 0,01 2,70 -0,14 0,01 2,75 -0,09 0,01 2,90 0,06 0,01 3,05 0,21 0,04 𝐷 = 𝑆𝑂𝑀𝐴𝑇𝑂𝑅𝐼𝐴 𝐷𝑂𝑆 𝐷𝐴𝐷𝑂𝑆 𝑁 𝐷 = 14,65 + 14,75 + 14,80 + 14,75 + 14,65 + 14,75 + 14,70 + 14,75 + 14,65 + 14,70 10 𝐷 = 147,15 10 𝐷 = 14,71𝑚𝑚 – média do diâmetro 𝜎𝑝 = √ 14,71 10 − 1 𝜎𝑝 = 1,27 desvio padrão do diâmetro Média da largura: 𝐷 = 14,70 + 14,75 + 14,65 + 14,65 + 14,65 + 14,75 + 14,70 + 14,75 + 14,65 + 14,65 10 𝐷 = 146,90 10 𝐷 = 14,69 𝑚𝑚 𝜎𝑝 = √ 146,90 10 − 1 𝜎𝑝 = 1,63 desvio padrão da largura Média do Comprimento: 𝐷 = 2,70 + 2,75 + 2,70 + 2,70 + 2,65 + 2,75 + 2,70 + 2,75 + 2,70 + 2,70 10 𝐷 = 27,10 10 𝐷 = 2,71 𝑚𝑚 𝜎𝑝 = √ 2,71 10 − 1 𝜎𝑝 = 1,63 desvio padrão do comprimento Média da Espessura: 𝐷 = 2,50 + 2,50 + 2,50 + 2,55 + 2,65 + 2,55 + 2,50 + 2,65 + 2,50 + 2,65 10 𝐷 = 25,55 10 𝐷 = 2,55 𝑚𝑚 𝜎𝑝 = √ 2,55 10 − 1 𝜎𝑝 = 0,53 desvio padrão da espessura Questão 2: Compare o desvio padrão (p) com a precisão (p) de todas as grandezas, conforme o exemplo apresentado no relatório. a) Escreva os resultados das medições do diâmetro, largura, comprimento e espessura da peça. b) Qual das grandezas medidas possui maior precisão? Justifique sua resposta. a) Esfera: Diâmetro = 14,65 e desvio padrão de 1,27 Largura = 14,65 e desvio padrão de 1,63 Comprimento = 2,70 e desvio padrão de 1,63 Espessura = 2,50 e desvio padrão de 0,53 b) A espessura, pois é a grandeza que mais se aproxima da precisão instrumental. a) O objetivo desse experimento, é realizar medições utilizando o micrometro, seguida, determinar qual o diâmetro médio de uma esfera de vidro e uma de metal e por fim, acompanhado da precisão instrumental do micrometro, analisar o desvio padrão. Para determinar a precisão de um micrômetro, é necessário dividir o passo do parafuso micrométrico, pelo numero de divisões escala circular. b) Nesse experimento, o passo do parafuso micrométrico equivale a 0,05 mm e nosso tambor possui 50 divisões, sendo assim o nosso calculo para saber a precisão do micrometro será: p = 0,05 mm _______________ = 0,01 mm 50 Precisão do micrometro utilizado no laboratório: 0,01 mm c) 10 x as repetições das medidas da esfera de vidro: 17,72 – 17,65 - 17,75 – 17,72 – 17,55 – 17,75 – 17,72 – 17,55 – 17,75 -17,72 ____________________________________________________ 10 ESFERA DE VIDRO: Diâmetro Médio: 17,68 Σ = (17,72 – 17,68)² + (17,65 – 17,68)² + (17,75 – 17,68)² + (17,72 – 17,68)² + (17,55 – 17,68)² + (17,75 -17,68)² + ( 17,72 – 17,68)² + (17,55 -17,68)² + (17,75 -17,68)² + (17,72 – 17,68)² ____________________________________________________________________10 – 1 Σ = 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 _____________________________________________________ 9 Relatório 3 – Micrômetro Questão 1: a) Explique o objetivo deste experimento e como se determina a precisão de um micrômetro. b) Indique a precisão do micrômetro utilizado no laboratório. c) Calcule o diâmetro médio e o desvio padrão da esfera de vidro e de aço, com um algarismo significativo. Σ = 0,01 Desvio Padrão: √0,01 = 0,1 Desvio padrão maior que a precisão instrumental: 0,1 mm > 0,01 mm Dv = 0,1 ÷ √10 = 0,03 ESFERA DE AÇO: 10 x as repetições das medidas da esfera de aço: 20,06 – 20,06 – 20,10 – 20,15 -20,05 -20,05 -20,06 -20,15 – 20,05 -20,05 ___________________________________________________________ 10 Diâmetro Médio: 20,07 mm Σ = (20,06 – 20,07)² + (20,06 - 20,07)² + (20,10 – 20,07)² + (20,15 – 20,07)² + (20,05 – 20,07)² + (20,05 – 20,07)² + (20,06 – 20,07)² + (20,15 - 20,07)² + (20,05 -20,07)² + (20,05 - 20,07)² _________________________________________________________________________ 10 – 1 Σ = 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 + 0,01 _______________________________________________________ 9 Σ = 0,01 mm Desvio Padrão: √0,01 = 0,1 mm Desvio padrão maior que a precisão instrumental: 0,1 mm > 0,01 mm Dv = 0,1÷√10 = 0,03 Questão 2: Compare o desvio padrão (p) com a precisão (p) de todas as grandezas, conforme o exemplo apresentado no relatório. a) Escreva os resultados das medições dos diâmetros das esferas de vidro e aço. b) Qual diâmetro medido possui maior precisão? Justifique sua resposta. a) Diâmetro médio da esfera de vidro: 17,68 mm Diâmetro médio da esfera de aço: 20,07 mm b) O desvio padrão da esfera de vidro foi de 0,1 mm assim como o da esfera de aço que também foi de 0,1 mm. Portanto, ambos os diâmetros possuem um valor maior que a precisão instrumental, devido a isso foi calculada o erro da média que será: 0,03 mm Erro da média: 0,01 mm > 0,01 mm Dv = 0,1 ÷ √10 = 0,03 Relatório 4 – Queda Livre Questão 1: a) Qual é o objetivo do experimento? b) Indicar os instrumentos de medição utilizados e suas respectivas precisões. Questão 2: Construir dois gráficos em papel milimetrado indicados no roteiro, 1º o gráfico do espaço (S) em função do tempo (t) e 2º o gráfico do espaço (S) em função do quadrado do tempo (t2). A partir do gráfico (S x t2), determinar: a) a aceleração da gravidade; b) o desvio percentual na determinação de g. a) Medir as posições ocupadas por um objeto em queda livre em função do tempo e determinar a aceleração da gravidade local. b) Arranjo experimental de queda livre. Duas fotocélulas. Cronômetro. Esfera metálica Gráfico de posição em função do tempo 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,12 0,16 0,20 0,24 0,28 0,32 t (s) s ( m ) Gráfico de posição em função do tempo ao quadrado 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,00 0,02 0,08 0,04 0,06 0,10 a) A aceleração da gravidade: 𝑠 (𝑡) = 𝑆𝑜 + 𝑉𝑜. 𝑡 + 8 . 𝑡2/2 9,80 . 0,049 __________ = 0,24 2 9,80 = 2 . 0,0815 0,049 g = 0,0066 b) Desvio percentual: Desvio (%) = 9,80 – 0,0066 _______________________ = 0,99 9,80 Relatório 5 – Cinemática Questão 1: Construir os 2 gráficos indicados no roteiro, em papel milimetrado, 1º o gráfico do espaço (x) em função do tempo (t) e 2º o gráfico do espaço (s) em função do quadrado do tempo (t2). A partir do gráfico (S x t2), determinar: a) a aceleração do movimento. b) a aceleração da gravidade (g). c) o desvio percentual na determinação de g ESPAÇO EM FUNÇÃO DO TEMPO ESPAÇO EM FUNÇÃO DO TEMPO AO QUADRADO 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t (s ) S (m) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 t² ( s) S (m) a) a aceleração do movimento. 𝑎 = 2.x t² 1 𝑎 = 2.0,1 0,11765 𝑎 = 1.70 𝑚/𝑠² 2 𝑎 = 2.0,2 0,17724 𝑎 = 2,25𝑚/𝑠² 3 𝑎 = 2.0,3 0,27984 𝑎 = 2,14𝑚/𝑠² 4 𝑎 = 2.0,4 0,38688 𝑎 = 2,06𝑚/𝑠² 5 𝑎 = 2.0,5 0,49562 𝑎 = 2,01𝑚/𝑠² 6 𝑎 = 2.0,6 0,60373 𝑎 = 1,98𝑚/𝑠² 7 𝑎 = 2.0,7 0,71234 𝑎 = 1,96𝑚/𝑠² 8 𝑎 = 2.0,8 0,82265 𝑎 = 1,94𝑚/𝑠² b) aceleração da gravidade (g) 𝑔 = 2.x SENϴ t² SEN 𝚹= 0,173648 1 𝑔 = 2.0,1 0,173648 /0,11765 𝑔 = 9,78𝑚/𝑠² 2 𝑔 = 2.0,2 0,173648 /0,17724 𝑔 = 12,99𝑚/𝑠² 3 𝑔 = 2.0,3 0,173648 /0,27984 𝑔 = 12,34𝑚/𝑠² 4 𝑔 = 2.0,4 0,173648 /0,38688 𝑔 = 11,90𝑚/𝑠² 5 𝑔 = 2.0,5 0,173648 /0,49562 𝑔 = 11,61𝑚/𝑠² 6 𝑔 = 2.0,6 0,173648 /0,60373 𝑔 = 11,44𝑚/𝑠² 7 𝑔 = 2.0,7 0,173648 /0,71234 𝑔 = 11,31𝑚/𝑠² 8 𝑔 = 2.0,8 0,173648 /0,82265 𝑔 = 11,20𝑚/𝑠² , c) desvio percentual na determinação de g 𝐺𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐺𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑎𝑑𝑜 𝐺𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑥 100 1º Desvio (%) = 9,80−9,78 9,80 𝑥 100 = 0,2% 2º Desvio (%) = 9,80−12,99 9,80 𝑥 100 = -32,5% 3º Desvio (%) = 9,80−12,34 9,80 𝑥 100 = -25.9% 4º Desvio (%) = 9,80−11,90 9,80 𝑥 100 = -21,4% 5º Desvio (%) = 9,80−11,61 9,80 𝑥 100 = -18,4% 6º Desvio (%) = 9,80−11,44 9,80 𝑥 100 = -16,7% 7º Desvio (%) = 9,80−11,31 9,80 𝑥 100 = -15,4% 8º Desvio (%) = 9,80−11,20 9,80 𝑥 100 = -14,2% Questão 2: a) Qual é o objetivo do experimento? b) Indicar os instrumentos de medição utilizados e suas respectivas precisões. c) A partir dos resultados experimentais, o movimento de carrinho pode ser caracterizado como um Movimento Uniformemente Variado (MUV)? Justifique. a) Objetivo deste experimento é calcular a aceleração na direção tangencial e normal analisando a relação entre a posição do móvel em função do tempo. b) Trilho de ar com escala graduada, Fotocélulas, cronometro digital e Nível angular. c) Sim, pode ser considerado M.U.V., pois a velocidade e a aceleração encontram-se constantes e tudo isso pode ser observado pelo plano cartesiano feito neste trabalho. Relatório 6 – Lançamento de Projéteis (Plano de Packard) Questão 1: a) Qual é o objetivo do experimento? b) Indicar os instrumentos de medição utilizados e suas respectivas precisões. Questão 2: Construir em papel milimetrado o gráfico de x2 em função de y disponível no roteiro. A partir do gráfico anterior, calcular: a) o valor v0, considerando a aceleração da gravidade g = 9,8 m/s2= 980 cm/s2. b) o tempo total do movimento, lembrando que no eixo x o movimento obedece um MRU. Assim, a equação horária no alcance máximo (xmax) será: xmax = vo . ttotal a) Estudar os princípios físicos que regem o movimento de projéteis e determinar a velocidade de lançamento de um projétil b) Plano de Packard; Papel milimetrado e papel carbono Régua Esfera. Nível angular Gráfico de x² em função de y 0 20 40 60 80 100 120 0 0 3 4 6 1015 20 22 23 X ² (c m )² Y (cm) PARES ORDENADOS (x,y) X Y X² 1 0 1 2 0 4 3 3 9 4 4 16 5 6 25 6 10 36 7 15 49 8 20 64 9 22 81 10 23 100 Determinar o coeficiente angular da reta 𝐾 = 1 2 𝑔. 𝑠𝑒𝑛𝜃 𝑣0² 𝐾 = 1 2 9,8. 0,173648 0 𝐾 = 0,850 𝑦 = 𝐾. 𝑥² 𝑦 = 0,850.4 𝑦 = 3,4 Determine a velocidade inicial Vx= Vₒ (constante) Vₒ=0 Tempo total 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑥𝑀𝐴𝑋 𝑣ₒ 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎 = 10 0 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 10