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FISICA GERAL E EXPERIMENTAL ERROS E MEDIDAS Acadêmicos: 1. EMERSON DE ALMEIDA FERREIRA 2. GENIVALDO PEREIRA CARDOSO 3. MARCOS PEREIRA 4. RUBEM MANOEL AMARAL ARAUJO São Luis/MA Setembro de 2015 Acadêmicos: 1. EMERSON DE ALMEIDA FERREIRA 2. GENIVALDO PEREIRA CARDOSO 3. MARCOS PEREIRA 4. RUBEM MANOEL AMARAL ARAUJO FISICA GERAL E EXPERIMENTAL ERROS E MEDIDAS Trabalho apresentado ao Professor Dr. EDVAN MOREIRA da disciplina de Física Geral e Experimental, da turma 101 A, 2º Período – Noturno, do curso de Engenharia Civil. São Luis/MA Setembro de 2015 SUMÁRIO 1.0 Introdução 4 2.0 Objetivo 4 3.0 Desenvolvimento: 3.1 Teoria 4 3.2 Material Utilizado 5 3.3 Procedimento 6 4.0 Conclusão 8 5.0 Referências Bibliográficas 9 6.0 Anexo 10 Física Geral e Experimental Erros e Medidas 4 1. INTRODUÇÃO Uma grandeza física sempre será definida por meio de um modelo para o fenômeno físico em consideração e seu melhor valor numérico, sendo determinado a partir de um conjunto de dados experimentais. Podemos, digamos, aceitar e/ou admitir, que cada grandeza física definida por um modelo claramente formulado, sempre terá um valor verdadeiro exato, o qual será desconhecido. Por isso, quando se realiza a medida de uma grandeza física, encontra-se um número que melhor a caracteriza. A tendência na maioria dos dados, é de se manterem muito próximo a um valor principal e destes, dispersar em torno desse valor. A dispersão de dados em torno do valor principal pode referir-se a uma medida precisa, ou seja, exata. Este relatório tem por finalidade apresentar uma discussão sobre as técnicas disponíveis para erros e medidas nas atividades de observações experimentais em laboratório, onde realizamos as medidas em duas faces de um paralelepípedo (objeto retangular) e, a tensão de fonte em uma bateria de celular. Este experimento foi realizado, em 14 de setembro de 2015, no Laboratório de Física Experimental da Faculdade Mauricio de Nassau em São Luís/MA. 2. OBJETIVO Os objetivos deste experimento foram: aprender a utilizar o paquímetro e o voltímetro; calcular a área de duas faces de um paralelepípedo (objeto retangular) e a tensão em uma pilha e/ou bateria de celular; levantar as possíveis fontes de erro nas medidas; calcular a propagação de erros nas medidas indiretas. 3. DESENVOLVIMENTO 3.1. TEORIA Como tudo o que nos rodeia é provido de alguma medida física, e é desde a Antiguidade que se busca métodos para defini-las, podemos afirmar que nos dias de hoje a questão não é só buscar pura e simplesmente a sua definição, porém de se obter um resultado próximo ao valor teórico ou real. Por mais fácil que pareça, o ato de se medir as grandezas físicas não é algo tão simples. Ele está condicionado a muitos fatores como: a precisão dos instrumentos, a habilidade do manipulador, entre outros. Um instrumento de medidas pode ser definido como um prolongamento de nossas habilidades naturais, servindo então para determinar um valor ou uma variável. É Física Geral e Experimental Erros e Medidas 5 interessante apresentarmos alguns conceitos, que nem sempre são tão claros como pode parecer: Acuracidade ou Exatidão: Maior ou menor aproximação do valor verdadeiro da variável que está sendo medida. Precisão: Medida de reprodutibilidade da medida, ou seja, o quanto diferem entre si sucessivas medidas da mesma grandeza. Sensitividade: Medida do quanto varia a leitura do instrumento para uma determinada variação na grandeza na grandeza medida. Resolução: É a menor variação do valor medido detectável pelo instrumento. Erro: Desvio do verdadeiro valor da variável medida. 3.2. MATERIAL UTILIZADO 1. Paquímetro Definição: Palavra derivada do grego: paqui (espessura) e metro (medida) - é um instrumento usado para medir as dimensões lineares internas, externas e de profundidade de uma peça. Consiste em uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. (anexo figura 1). 2. Voltímetro Definição: é um aparelho usado para realizar medições de tensão elétrica em um circuito. (anexo figura 2). 3. Bateria de Celular 4. Paralelepípedo (Objeto Retangular) 5. Calculadora Científica Física Geral e Experimental Erros e Medidas 6 3.3. PROCEDIMENTO Com o intuito de se medir corretamente as grandezas físicas do experimento proposto, utilizamos equipamentos de medidas e algumas fórmulas matemáticas. Em nosso primeiro experimento, realizamos 04 medições com o objetivo de aferir, com a utilização de um voltímetro, a tensão da fonte em uma bateria de celular, onde obtivemos assim, os resultados conforme quadro a seguir: Tensão da fonte medida com voltímetro (incerteza nominal de 0,25%) Número de Medições Resultados Obtidos 1 (3,94 ± 0,01) V 2 (3,94 ± 0,01) V 3 (3,94 ± 0,01) V 4 (3,94 ± 0,01) V A tensão da fonte pode ser representada para uma única medida como: U1 = ( 1,5 ± 0,004 ) V. A tensão da fonte para a série de 4 medidas, pode ser escrita da seguinte forma: U = ( 3,94 ± 0,01 ) V. Em nosso segundo experimento, realizamos novamente 04 medições em duas faces distintas de um paralelepípedo (objeto retangular), com o objeto de aferir as suas respectivas medidas com a utilização de um paquímetro, obtendo assim, os resultados conforme quadro a seguir: Valores medidos em duas faces de um objeto retangular e sua média Número de Medições Face 1 Face 2 1 6,50cm x 14,50cm 8,70cm x 14,50cm 2 6,50cm x 14,50cm 8,70cm x 14,50cm 3 6,50cm x 14,50cm 8,70cm x 14,50cm 4 6,50cm x 14,50cm 8,70cm x 14,50cm F1 = 94,25 cm² F2 = 126,15 cm² σF1 = 6,50cm x 14,50cm σF2 = 8,70cm x 14,50cm AT = (942,50mm² + 1261,50mm²) AT = 2.204 mm² Após as medições e cálculo das médias, constatamos que, em nenhum dos dois experimentos realizados (bateria de celular e objeto Física Geral e Experimental Erros e Medidas 7 retangular), não ocorreu a incidência de erro padrão da medida e/ou desvio padrão, onde consequentemente não se obteve a propagação indireta de erro. retangular), não ocorreu a incidência de erro padrão da medida e/ou desvio padrão, onde consequentemente não se obteve a propagação indireta de erro. Informamos ainda que as medidas diretas foram realizadas com o uso do voltímetro e paquímetro respectivamente aos experimentos apresentados acima e, as grandezas derivadas, como a tensão da fonte em bateria de celular e a área quadrada de duas faces distintas do paralelepípedo, foram conceituadas através das suas definições matemáticas. Física Geral e Experimental Erros e Medidas 8 4. CONCLUSÃO Apesar da aparente simplicidade, a ação de aferir medidas envolve variadas condições. Podemos observar que a qualidade do instrumento utilizado influi, e muito, no resultado do experimento. Para se medir de forma correta um determinado objeto, se faz necessário estar atento ao tipo e o grau de precisão do instrumento que será manipulado, além de se assumir o erro na hora de manusear os equipamentos, o que afeta diretamente no resultado do experimento. Na medição do primeiro experimento, que foi aferir a tensão na fontede uma bateria de celular, não encontramos dificuldades uma vez que o instrumento (voltímetro) utilizado era adequado e de boa qualidade, fato este corroborado com os resultados encontrados em todas as medições realizadas. Quanto a medição do segundo experimento, o equipamento utilizado foi o paquímetro. Inicialmente houve uma pequena dúvida quanto à forma de se manusear o equipamento, onde após este pequeno entrave superado, deu- se continuidade a aferição de um paralelepípedo (objeto retangular), onde mais uma vez a qualidade do equipamento influiu diretamente no resultado encontrado pela equipe, que pode ser comprovado pela exatidão dos resultados encontrados. Finalizamos nosso relatório tendo a certeza de que para qualquer trabalho que exija alta precisão devemos sempre levar em consideração, além do ambiente ao nosso redor, a qualidade do equipamento a ser utilizado. No geral os resultados encontrados condizem com a realidade, deixando nossa equipe com um grau de satisfação muito bom. Física Geral e Experimental Erros e Medidas 9 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ABNT: NBR 14724 - Apresentação de trabalhos acadêmicos; SUAIDE, Alexandre – Introdução às Medidas em Física – Apostila – Departamento de Física da USP – 2005; SÁ, Renato Laureano – Apostila de erros e medidas para experimental I. UFRR – 2012; Cruz, C.H.B., Fragnito, H.L., Costa, I.F. e Mello, B.A., “Guia para Física Experimental - Caderno de Laboratório, Gráficos e Erros”, IFGW, Unicamp, 1997; M. J. V. Bell, “ Roteiros – Laboratório de Física I”, Dep. De Física, ICE, UFJF, (2002). Física Geral e Experimental Erros e Medidas 1 0 6. Anexos (figura 1). (figura 2)
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