Estudo de Física Experimental

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UNIVERSISDADE DE BRASISLIA 
INSTITUTO DE FISICA 
FÍSICA 2 EXPERIMENTAL TURMA K 1ª SEM 2012 
 
ALUNO: _______________________________________MATRICULA___________ 
 
 
ESTUDO DIRIGIDO 
 
1º QUESTÃO 
 Uma bolinha rola sobre uma mesa e cai no chão, como mostra a figura. Mediu-
se a altura da mesa: H = 80,0 ± 0,1cm. O lançamento da bolinha foi repetido 10 vezes, e 
os pontos de impacto da bolinha com o chão são registrados num papel pardo com o 
auxilio de uma folha de papel carbono. Os valores medidos para o alcance da bolinha 
em cada um dos lançamentos estão registrados na tabela abaixo. 
 
 
 
 
(a) Determine a melhor estimativa para o alcance da bolinha e a respectiva 
incerteza. 
 
(b) Determine o tempo de queda da bolinha e a respectiva incerteza. 
 
(c) Determine a velocidade com que a bolinha sai da mesa e a respectiva incerteza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
R 
H 
R (cm) 
44,40 ± 0,05 
44,30 
44,20 
44,10 
44,00 
43,95 
43,90 
43,90 
43,60 
44,10 
 
 2
 
2º QUESTÃO 
 Para determinar a aceleração da gravidade local fez-se um experimento em que o 
período de oscilação (T) de um pêndulo simples foi medido em função do seu 
comprimento (L). Os dados obtidos são mostrados na tabela abaixo. 
 
 
 
(a) Trace um gráfico de período (T) em função do comprimento (L) em escala 
linear. 
 
(b) Que tipo de relação a forma do gráfico sugere para a relação entre as variáveis T 
e L ? (Do tipo linear (T = A + B L), do tipo potência ( T = C Ln) ou do tipo 
exponencial (T = C0 exp n t)) 
 
(c) Se a forma do gráfico não é uma reta, deve-se usar o método de linearização 
para determinar os parâmetros da equação. Neste caso, qual a escala apropriada 
para linearizar o gráfico de T = f (L)? Trace o gráfico na escala apropriada para 
obter uma reta. 
 
(d) Qual a equação de reta que aparece no segundo gráfico? 
 
(e) O coeficiente angular da reta corresponde a que parâmetro da equação (C ou n)? 
E o coeficiente linear? 
 
(f) Determine a partir do gráfico os valores dos parâmetros C e n. 
 
(g) Escreva a equação de T = f (L) que resultou da análise gráfica. 
 
(h) O modelo teórico para o pêndulo simples prevê que, para pequenos ângulos de 
oscilação, o período varia com o comprimento (L) segundo a equação 
T=2π√(L/g). Onde g é o valor da aceleração da gravidade no local. Determine o 
valor de g a partir da análise de dados realizada. 
 
 
L 
 
L (cm) T(s) 
21,0 ± 0,2 1,01 ± 0,01 
41,2 1,35 
55,0 1,52 
70,8 1,72 
89,5 1,92 
98,0 2,01 
114,0 2,17 
125,2 2,26 
134,2 2,36 
141,8 2,41 
 
 3
 
 
3º QUESTÃO 
 
Observamos diariamente que objetos quentes esfriam até a temperatura do meio 
ambiente. Se a diferença de temperatura ∆T entre um objeto e sua vizinhança 
(∆T=Tobj–Tviz) não for muito grande, a taxa de resfriamento do objeto será proporcional, 
aproximadamente, à diferença de temperatura, isto é, 
 
d ∆T = - A (∆T) 
 dt 
 
onde A é uma constante. O sinal negativo aparece porque ∆T decrescerá com o tempo 
se ∆T for positivo. Isto é conhecido como Lei de Newton do Resfriamento. Se, no 
instante t=0, a diferença de temperatura é ∆T0, integrando a equação acima podemos 
mostrar que 
 
 ∆T = ∆T0 exp (- A t) 
 
Num tempo posterior. 
 
 Aplique a lei de Newton do resfriamento como hipótese para analisar o seguinte 
experimento: Um termômetro de vidro com mercúrio é colocado em água fervente por 
alguns minutos e depois retirado. A temperatura é observada várias vezes após o 
termômetro ter sido removido e está indicada na tabela. 
 
t(s) T(ºC) t(s) T(ºC) 
0 98,4 100 50,3 
5 76,1 150 43,7 
10 71,1 200 38,8 
15 67,7 300 32,7 
20 66,4 500 27,8 
25 65,1 700 26,5 
30 63,9 1000 26,1 
40 61,6 1400 26,0 
50 59,4 2000 26,0 
70 55,4 3000 26,0 
 
(a) Faça um gráfico de ∆T como função do tempo. 
 
(b) A forma do gráfico sugere que a relação entre as variáveis ∆T e t é do tipo 
exponencial? 
 
(c) Qual a escala apropriada para linearizar o gráfico de ∆T = f (t)? Trace o gráfico 
nesta escala. 
 
(d) Até onde você justifica a aplicação da Lei de Newton do resfriamento neste caso? 
 
(e) Determine o valor e a dimensão da constante A.