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Capítulo 132 exercícios de reforço 54. Ao nível do mar e à temperatura de 27 °C, a den- sidade do ar é 1,177 kg/m³. Calcule a massa do ar contido em uma sala em forma de paralelepípedo de lados 5,000 m, 4,000 m e 3,000 m. 55. (Fuvest-SP) Uma chapa de cobre de 2 m2, utili- zada em um coletor de energia solar, é pintada com tinta preta cuja massa específica, após a secagem, é 1,7 g/cm3. A espessura da camada é da ordem de 5 µm. Qual é a massa de tinta seca existente sobre a chapa? 56. As massas específicas do cobre e do alumínio são, respectivamente, iguais a 8,92 g/cm3 e 2,7 g/cm3. Qual é a densidade do cobre em relação ao alumínio? 57. (Unicamp-SP) Impressionado com a beleza de uma moça (1,70 m de altura e 55 kg de massa) um escultor de praia fez a está- tua dela, de areia e do mesmo tamanho da moça. Faça uma estimativa dos valores de: a) volume da estátua (em litros); b) ordem de grandeza do número de grãos de areia usados na escultura. 58. (Unifor-CE) Dois líquidos A e B, quimicamente inertes e não miscíveis entre si, de densidade d A = 2,80 g/cm3 e d B = 1,60 g/cm3, respectiva- mente, são colocados em um mesmo recipiente. Sabendo que o volume do líquido A é o dobro do de B, a densidade da mistura, em g/cm³, vale: a) 2,40 c) 2,20 e) 2,00 b) 2,30 d) 2,10 59. Sabe-se que a massa específica do alumínio é 2,7 g/cm3. Uma bola feita de alumínio tem diâ- metro 20 cm e massa 10 kg. Essa bola é oca ou maciça? 13. Algarismos significativos Quando fazemos uma medida, ela nunca é totalmente pre- cisa; há sempre uma incerteza. Essa incerteza se deve a vários fatores, como, por exemplo, a habilidade de quem faz a medi- da e o número de medidas efetuadas. Mas o principal fator de incerteza é o limite de precisão dos instrumentos. Por exemplo, suponhamos que vamos medir o comprimento de uma caixa de fósforos, como indica a figura 29, usando duas réguas di- ferentes, a régua A e a régua B. A régua A está graduada em centímetros; a régua B apresenta cada centímetro dividido em 10 mm. observamos primeiramente a medida fornecida pela régua A. Vemos que o com- primento x é maior que 4 cm e menor do que 5 cm, mas vemos também que x está mais próximo de 5 que de 4, isto é, x > 4,5. Podemos fazer então uma estimativa do comprimento x A fornecido pela régua A: x A = 4,7 cm Pela régua A temos certeza do algarismo 4, mas o algarismo 7 é duvidoso; na realidade, observando a figura vemos que x A pode estar entre 4,6 e 4,8, isto é, há uma incerteza de 0,1 cm para mais ou para menos. Uma maneira de expressar isso é dizer que a medida fornecida por A é: x A = 4,7 ± 0,1 cm certo duvidoso em que 0,1 cm é o valor estimado da incerteza. Figura 29. lU iZ F E R N A N D o R U B io 10 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B A 2 3 4 5 6 7 8 9 Introdução à Física 33 Suponhamos que alguém quisesse arriscar mais uma casa decimal na medida, colo- cando, por exemplo: x A = 4,73 cm É fácil perceber que isso não é razoável, pois o algarismo 7 já é duvidoso e, assim, o algarismo 3 é mais duvidoso ainda; os físicos diriam que o algarismo 3 não é signifi- cativo, pois, com o instrumento usado, não temos a menor condição de estimar o al- garismo que vem após o 7. Nessa medida há dois algarismos significativos: o algarismo certo, 4, e o primeiro duvidoso, 7. observemos agora a medida x B , feita pela régua B. Aí vemos que o comprimento x é um pouco maior que 4,7, e um pouco menor que 4,8. Podemos então avaliar o compri- mento x B como sendo 4,75 cm, com uma incerteza que pode ser avaliada em metade de um milímetro (ou 0,05 cm), e expressar a medida por: x B = 4,75 ± 0,05 cm certos duvidoso em que a incerteza avaliada é de 0,05 cm. Nessa medida dizemos que há três algarismos significativos: os algarismos certos 4 e 7 e o algarismo duvidoso 5. Nos exercícios em geral não mencionaremos a incerteza. Ao contarmos o número de algarismos significativos de uma medida devemos ter um cuidado especial com o algarismo zero: o zero não é significativo quando serve apenas para localizar a vírgula decimal. Por exemplo, na medida: 0,000 37090 não significativos significativos os quatro primeiros zeros não são significativos. Assim, tomando cuidado com o caso especial do zero, temos: Algarismos significativos são os algarismos certos mais o primeiro duvidoso. os cuidados com o uso do número correto de algarismos significativos devem ser manti- dos quando usamos a notação científica. As- sim, por exemplo, 1,2 ∙ 103 não tem o mesmo significado físico que 1,20 ∙ 103. No primeiro caso temos dois algarismos significativos, enquanto no segundo caso te- mos três. Arredondamento Mais adiante veremos que muitas vezes necessitamos diminuir a precisão da medi- da, isto é, considerar uma aproximação da medida de um número menor de algarismos significativos; tal processo chama-se arredondamento. Assim, temos, por exemplo: 4,73 ≅ 4,7 ou 4,73 ≅ 5 6,28 ≅ 6,3 ou 6,28 ≅ 6 Consideremos as medidas 5,7 cm, 5,70 cm e 5,700 cm. Do ponto de vista matemático, podemos dizer que: 5,7 = 5,70 = 5,700 (matematicamente iguais) No entanto, quando esses valores representam medidas, podemos dizer que elas não têm o mesmo significado físico. 5,7 tem 2 algarismos significativos certo duvidoso 5,70 tem 3 algarismos significativos certos duvidoso 5,700 tem 4 algarismos significativos certos duvidoso exemplo 5 Capítulo 134 Não há unanimidade quanto à regra de arredondamento. Adotaremos as seguintes: • se o algarismo a ser eliminado for 4 ou menos, o arredondamento é para menos; • se o algarismo a ser eliminado for 5 ou mais, o arredondamento é para mais. Assim, por exemplo, temos: 5,84 ≅ 5,8, mas 5,87 ≅ 5,9. Adição e subtração Quando adicionamos (ou subtraímos) medidas, o número de casas decimais do re- sultado deve ser igual ao menor número de casas decimais encontrado entre os termos adicionados (ou subtraídos). Por exemplo, ao somar 7,2 com 1,53: 7,2 + 1,53 8,73 o resultado deve ser expresso como 8,7, pois dessa forma ele fica com o mesmo número de casas decimais que o 7,2, termo com menor números de casas decimais. Multiplicação e divisão Quando multiplicamos (ou dividimos) medidas, o número de algarismos significa- tivos no resultado é igual ao menor número de algarismos significativos encontrados entre as medidas multiplicadas (ou divididas). Assim, por exemplo: 4,52 · 1,3 = 5,876 → 5,9 3 significativos 2 significativos 2 significativos Calculadoras eletrônicas Ao usar uma calculadora eletrônica, você deve tomar cuidado com os algarismos significativos. Às vezes ela fornece um número de algarismos significativos maior do que o adequado. observemos a divisão 3,2 ÷ 7,4, por exemplo. A calculadora nos for- nece 0,432432432. No entanto, pelas regras vistas acima, o resultado deve ter apenas dois algarismos significativos; assim, você deve fazer um arredondamento: 3,2 ÷ 7,4 = 0,432432432 → 0,43 2 sig. 2 sig. calculadora 2 sig. Em outros casos, a calculadora dá um número de algarismos significativos menor que o adequado. Por exemplo, no caso da multiplicação 2,4 · 2,5, a calculadora fornece o resultado 6. No entanto, pelas regras vistas, o nosso resultado deve conter dois alga- rismos significativos; portanto, você deverá providenciar o ajuste: 2,4 · 2,5 = 6 → 6,0 2 sig. 2 sig. 2 sig. calculadora ObServAçõeS • Durante os cálculos, às vezes, podemos trabalhar com um número de algarismos significativos maior que o adequado; mas no final dos cálculos recomenda-se dar a resposta com o número correto. • Às vezes, damos as respostas com um número de algarismos significativos maior que o recomendado; de outro modo poderia não ficar claro se você acertou ou errou o exercício.