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1 INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE SEGUNDA PROVA (P2) DE LABORATÓRIO DE FÍSICA III - 2021.1 PERÍODO REMOTO DATA: 30/11/2021 INSTRUÇÕES PARA ESTA AVALIAÇÃO 1. Em folhas de papel a parte, escreva seu nome (em todas), o seu curso e enumere as folhas. 2. Resolva as questões nessas folhas com caneta azul ou preta. Não use grafite. 3. TODAS as questões devem ser EXPLICADAS EM DETALHES com texto e cálculos (sempre que houver). Questões sem textos explicativos detalhados, mesmo contendo cálculos, não serão corrigidas. 4. A prova deve ser realizada individualmente, sem a participação de outras pessoas. 5. Ao finalizar a prova faça o upload no campo próprio até o dia/horário estabelecidos pelo professor. Certifique-se que todas as respostas foram incluidas e que o arquivo digitalizado esteja claro e limpo. Administre seu tempo para que suas respostas sejam entregues dentro do prazo estipulado. 6. A prova será corrigida entre zero e dez, com precisão de uma casa decimal. 7. Por padrão, para toda a avaliação, considere que apenas uma única medida foi realizada, a não ser que seja especificado um caso diferente desse. Formulário x = 1n ∑n i=1 xi ∆xi = xi − x ∆f(x1, x2, ..., xn) = ∑n i=1 ∣ ∣ ∣ ∂f ∂xi ∣ ∣ ∣ ∆xi g ±∆g = gmax+gmin2 ± gmax−gmin 2 y = ax+ b a = yx−y x x2−x2 a = n ∑ n i=1 (xiyi)− ∑ n i=1 xi ∑ n i=1 yi n ∑ n i=1 x2 i −( ∑ n i=1 xi) 2 ∆a = S √ ∑ n i=1 (xi−x̄)2 = S√ n(x2−x̄2) b = x 2 y−x xy x2−x2 = ȳ − ax̄ b = ∑ n i=1 x2 i ∑ n i=1 yi− ∑ n i=1 xi ∑ n i=1 (xiyi) n ∑ n i=1 x2 i −( ∑ n i=1 xi) 2 = 1 n ( ∑n i=1 yi − a ∑n i=1 xi) ∆b = S √ 1 n + x̄2 ∑ n i=1 (xi−x̄)2 = S √ 1 n ( 1 + x̄ 2 x2−x̄2 ) S2 = ∑ n i=1 (yi−axi−b) 2 n−2 V = Ri Req = ∑ iRi 1/Req = ∑ i 1/Ri Q = CV Ceq = ∑ iCi 1/Ceq = ∑ i 1/Ci VC = Vo(1− e−t/RC) VR = Voe−t/RC q = Q(1− e−t/RC) = CVo(1− e−t/RC) P = V i i = VoR e −t/RC ΦB = ∫ ~B. ~dA ǫ = −dφB/dt ~F = i~L× ~B Questão 1 - Em um quadro de lâmpadas incandecentes, como o visto no experimento no Laboratório de F́ısica III, três lâmpadas (R1, R2 e R3) são associadas conforme a Figura seguinte. A potência nominal das lâmpadas R1, R2 e R3, para uma tensão de 100 V, são, respectivamente, 100 W, 100 W e 60 W. Assumindo que a resistividade do material dos filamentos não muda com a temperatura, faça o que se pede a seguir. a) Mostre qual deve ser a leitura de um volt́ımetro posto adequadamente em cada uma das lâmpadas. V1 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V2 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V3 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b) Diga a ordem crescente de intensidade de brilho das três lâmpadas. 2 O enunciado seguinte refere-se às questões 2, 3 e 4. Considere um circuito RC, no qual R = 2, 5 MΩ e C que foram submetidos a uma bateria ideal de fem constante (como no experimento realizado em aula). Durante o processo de carga do capacitor, foram obtidos os dados conforme a Tabela seguinte. VC (V) 49,2 82,7 105,0 130,1 135,9 VR (V) 100,5 67,1 44,8 19,7 13,8 t (s) 20 40 60 100 120 Questão 2 - Obtenha uma relação matemática linear envolvendo VC e t. Identifique as variáveis dependente e independente, além dos coeficientes angular e linear. No campo seguinte, faça um gráfico linear a partir da linearização obtida. Apresente seus fatores de escala (FE) horizontal e vertical, bem como todas as coordenadas do conjunto de pontos. Atenção: Elabore um gráfico no qual o primeiro e o último pontos NÃO sejam plotados juntos às margens do campo desti- nado ao gráfico. FE para o eixo horizontal: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FE para o eixo vertical: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Questão 3 - Por meio de Regressão Linear (Método de Mı́nimos Quadrados) e de acordo com visto em Teoria de Er- ros, determine a constante de tempo do circuito (τ), a fem da bateria (Vo) e C. É obrigatório o uso da tabela abaixo para organização dos cálculos. τ = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vo = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Questão 4 - Determine a precisão dos instrumentos de medidas utilizados e os respectivos desvios avaliados, sabendo- se que todos são digitais. Precisão do volt́ımetro: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desvio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Precisão do ohmı́metro: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desvio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Precisão do cronômetro: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desvio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Questão 5 - Nos terminais A e B do circuito esquematizado na figura seguinte é aplicada uma ddp de 10V. A seguir faça o que se pede. a) Determine a leitura de um volt́ımetro posto adequadamente nos terminais do resistor de 1 Ω. V(r=1Ω) = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b) Determine a leitura de um ampeŕımetro posto adequadamente no fio condutor indicado pela barra em cinza claro (abaixo da linha do circuito). i = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c) Por meio de linhas cont́ınuas desenhadas na figura seguinte, indique uma posśıvel ligação do circuito dado. 4 Questão 6 - Em uma aula de laboratório estudantes enrolaram um fio condutor em um cilindro conforme ilustra a fi- gura seguinte. Após várias voltas o cilindro-guia foi retirado e aplicada uma diferença de potencial nas duas extremidades desse fio (conforme a mesma figura). Descreva e explique baseado na Teoria Eletromagnética o que ocorrerá se aproximarmos o pólo norte de um imã permanente à extremidade direita desse dispositivo.
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