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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA – UEPG Heloisa Carmen Zanlorensi Luiz Ricardo Rauch Maria Eugênia Meyer Levy Matheus Iensen Sérgio Luiz Mainardes do Valle PAQUÍMETRO PONTA GROSSA 18/03/2014 2 Heloisa Carmen Zanlorensi Luiz Ricardo Rauch Maria Eugênia Meyer Levy Matheus Iensen Sérgio Luiz Mainardes do Valle PAQUÍMETRO Relatório referente ao experimento com paquímetro, como requisito para obtenção de nota parcial na disciplina de Física Experimental I, do curso de Licenciatura em Física, da Universidade Estadual de Ponta Grossa, ministrada pelo Prof. Dr. Alcione Roberto Jurelo. PONTA GROSSA 18/03/2014 3 Introdução Neste relatório objetiva-se descrever a análise experimental das medidas de uma esfera utilizando-se um paquímetro, realizada em sala de aula, com o propósito de determinar o volume do objeto. Para efeito deste experimento foram coletadas diversas medidas e calculado a média do diâmetro, o desvio padrão médio, o erro relativo e o erro percentual. Posteriormente foi feita uma análise dos cálculos e uma discussão em grupo sobre os resultados obtidos. Este experimento demonstra a aplicabilidade do paquímetro em medir a distância entre dois pontos opostos de um determinado objeto, e evidencia a relação de medidas usuais, por exemplo, uma régua em relação ao paquímetro, mediante o Sistema Internacional de Unidades. 4 Teoria A origem do paquímetro remonta épocas distantes da civilização Grega, do Império Romano, ou até mesmo da civilização Chinesa. É um instrumento destinado a medir dimensões lineares com determinada precisão, sendo elas internas, externas e profundidade. Ele fornece leituras com décimos ou centésimos de milímetro. Possui uma régua graduada (em milímetros ou polegadas), com encosto fixo, sobre o qual desliza um cursor, que se ajusta a régua de modo a permitir sua livre movimentação, com um mínimo de folga. O cursor é dotado de uma escala auxiliar chamada de nônio ou vernier, permitindo o alcance de medidas com uma maior precisão. A designação nônio é dada pelos portugueses em homenagem a Pedro Nunes, a quem é atribuída sua invenção. Por outro lado tem-se também a designação de vernier, dada pelos franceses em homenagem a Pierre Vernier, que eles afirmam ser inventor. Existem vários tipos de paquímetro, como universal, universal com relógio indicador, duplo, de profundidade, bicos alongados, digital, etc..., sendo o mais utilizado o universal. O paquímetro universal é especialmente utilizado quando a quantidade de peças que se quer medir é pequena e a precisão não é inferior a 0,02mm. Para medidas com precisão inferior a 0,02mm utiliza-se o micrômetro. 1: encostos 5: régua superior (graduada em polegadas) 2: orelhas ou esperas 6: nônio ou vernier inferior (mm) 3: haste de profundidade 7: nônio ou vernier superior (polegada) 4: régua inferior (graduada em mm) 8: trava Imagem 01: paquímetro e suas partes Fonte: Google Imagens 5 Técnicas de utilização Além da falta de habilidade do operador, outros fatores podem provocar erros de leitura no paquímetro, como por exemplo, a paralaxe. Paralaxe Dependendo do ângulo de visão do operador, pode ocorrer o erro por paralaxe, pois devido a esse ângulo, aparentemente há coincidência entre um traço da escala fixa com outro da móvel. O cursor onde é gravado o nônio, por razões técnicas de construção normalmente tem uma espessura mínima (a) e é posicionado sobre a escala principal. Assim, os traços do nônio (TN) são mais elevados que os traços da escala fixa (TM). Colocando o instrumento em posição não perpendicular à vista e estando sobrepostos os traços (TN) e (TM), cada um dos olhos projeta o traço (TN) em posição oposta o que ocasiona um erro de leitura. Para não cometer o erro paralaxe, é aconselhável que se faça a leitura situando o paquímetro em uma posição perpendicular aos olhos. Técnicas para auxiliar na medição Para ser usado corretamente, o paquímetro precisa ter: - Seus encostos limpos; - A peça a ser medida deve estar posicionada corretamente entre os encostos. É importante abrir o paquímetro com uma distância maior que a dimensão do objeto a ser medido. O centro do encosto fixo deve ser encostado em uma das extremidades da peça. Convém que o paquímetro seja fechado suavemente até que o encosto móvel toque a outra extremidade. Feita a leitura da medida, o paquímetro deve ser aberto, a peça retirada sem que os encostos a toquem. 6 Procedimento Experimental a) Procedimento Ao iniciarmos a aula, o professor fez uma breve explanação de como o paquímetro é constituído, suas respectivas partes, suas escalas e o modo como se deve fazer a leitura das medidas encontradas. Uma esfera de diâmetro desconhecido foi utilizada como corpo de prova para efetuarmos as medições. O grupo possuía cinco alunos, cada aluno fez três medições, totalizando em quinze medições do diâmetro da esfera, utilizando o mesmo paquímetro, que neste caso possuía nônio ou vernier com 50 divisões, ou seja, com sensibilidade de 0,02mm. Após cada medida, os dados foram dispostos em uma tabela onde foi calculado o diâmetro médio ( D ), o desvio padrão individual de cada medida ( ) e o desvio padrão médio ( ). Através do diâmetro médio obteve-se também o raio médio da esfera ( r ), que foi utilizado para determinar o volume médio da esfera, através da equação 34 3 esferaV r . Imagem 02: paquímetro Fonte: Google Imagens 7 b) Materiais Utilizados Os materiais utilizados para esta experiência foram uma esfera de plástico, um paquímetro de aço inoxidável, cadernos para anotações e calculadora. Imagem 03 – medição da esfera com o paquímetro Fonte: autoria própria Imagem 04 – materiais utilizados para o experimento Fonte: autoria própria 8 Resultados Com base no experimento realizado, os resultados obtidos foram: Medição Diâmetro D (mm) Desvio Padrão Individual 1 28,44 0,08 2 28,30 0,06 3 28,30 0,06 4 28,32 0,04 5 28,40 0,04 6 28,34 0,02 7 28,24 0,12 8 28,48 0,12 9 28,34 0,02 10 28,44 0,08 11 28,38 0,02 12 28,44 0,08 13 28,30 0,06 14 28,40 0,04 15 28,34 0,02 D 28,36 - r 14,18 - - 0,06 Aplicando os valores encontrados, chegamos ao resultado do valor do diâmetro: 28,36 0,06D D D D mm Calculando o erro relativo e o erro relativo percentual, temos: 0,06 0,002 28,36 0,06 % 100 % 100 0,2% 28,36 r r r r r r D E E E D D E E E D O cálculo do raio médio e o desvio do raio são dados da seguinte maneira: 2 28,36 14,18 2 2 .0 2 . 2 . 2 . 0,06 0,12 0,06 2 2 2 2 D r r r onde r r r mm D D D r r r r r mm 9 Para calcular o volume da esfera temos: 3 3 34 4 .14,18 11943,11 3 3 4 0 ( 0).(r r).(r r).(r r) 3 0 esfera esfera esfera esfera V r V V mm mas V V V onde V então, temos que: 3 4 0 ( 0).( ).( ).( ) 3 0 4 ( ).(14,18 0,06).(14,18 0,06).(14,18 0,06) 3 Então, pode ser entre: 4 ( ).(14,18 0,06).(14,18 0,06).(14,18 0,06) 12 095,35 3 4 ( ).(14,18 0,06).(14,18 0, 3 V r r r r r r V V V V mm V 306).(14,18 0,06) 11792,14V mm Como medida final temos: 3 311792,14 12 095,35 esfera esfera V V V V está entre mm e mm 10 Gráficos Gráfico 01 – medição do diâmetro de uma esfera 11 Discussão Realizando as medições, pode-se observar a grande diferença dos valores obtidos entre cada participante do grupo, e a diferença das três medições realizadas pela mesma pessoa, em momentos diferentes. Consideramos as dificuldades em manipular o paquímetro, fazermos sua leitura corretamente e a destreza ao encontrar o ponto certo para medição da esfera. Podemos citar a deformação na superfície da esfera, o que contribuiu para a variação considerável entre as medidas unitárias encontradas. Outro aspecto que comprovou a discrepância entre os resultados obtidos através de cálculo e o padrão estabelecido no paquímetro foi o desvio médio ( 0,06mm ) encontrado, e o desvio padrão estabelecido de ( 0,02mm ), concluindo que o desvio encontrado é maior que o estabelecido. 12 Conclusão Este experimento permite perceber a precisão que se pode obter em uma medida simples de qualquer objeto utilizando o paquímetro. Este instrumento faz com que tenhamos a noção de que objetos aparentemente de mesmo tamanho, na verdade, tem diferentes tamanhos ao serem medidos. Como podemos verificar no gráfico 01, as diferenças nas medidas são notáveis, pois como o instrumento possui uma sensibilidade alta, a margem de erros nas medidas pode acontecer uma vez que cada pessoa tem seu modo de efetuar a medida e de fazer a leitura da mesma. 13 Referências http://macbeth.if.usp.br/~gusev/PaquimetroMicrometro.pdf Apostila do curso de Metrologia – SENAI – PR- Curitiba,2001, 61p.
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