Relatório Científico Fisica Experimental I

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Presidente Prudente/SP
2015
INTRODUÇÃO
Em épocas remotas o homem vivia de uma maneira que ele criava técnicas para atender suas necessidades em todas as coisas inclusive na medição. Conforme o tempo foi avançando e o homem começava a conviver em grupos essa necessidade foi aumentando cada vez mais, fazendo com que essas técnicas já não satisfaziam mais as necessidades, com isso o homem criou uma nova técnica de medir as grandezas, criando uma maneira bem simples de se medir que era utilizando as partes do próprio corpo: como o comprimento do pé, a largura da mão ou a grossura do dedo, a palma da mão e a passada ou também utilizavam ainda uma vara ou um bastão.
Com o passar do tempo e o surgimento das civilizações os processos utilizados até então não mais serviam, já que os homens começaram a constatar que havia diferença de tamanhos das partes dos corpos de indivíduo de uma civilização para o indivíduo de outra civilização, assim o homem constatou que teria que buscar novas técnicas de medição e padroniza-la entre as civilizações,já que elas eram feitas de formas diferentes entre uma civilização e outra,tornando as transações comercias e a até mesmo o intercambio cientifico mais difíceis.
Com essa evolução e a necessidades de padronização foi na França que a ideia começou a ser colocada no papel, já que comerciantes, cidadãos tinham padrões diferentes de cobrarem impostos, tendo essa necessidade os franceses se viram com a necessidade de unificar a moeda com o intuito de ter um mercado nacional e um grande incentivo econômico para romper a situação e padronizar a medidas, porem a maior dificuldade não era em padronizar as medidas e sim os diferente tamanhos das unidades, com isso os líderes da assembleia nacional constituinte Francesa resolveram criar um sistema totalmente novo a ser implantado.
Assim através de investigadores francês, astrônomos e agrimensores deu início a uma tarefa a pedido do Governo Frances para a academia francesa de ciências definir medidas que seriam utilizadas para todos, com isso começou a ser feitos pesquisas até definirem a unidade de comprimento como metro, que deveria corresponder a uma determinada fração da circunferência da terra e também correspondente a um intervalo de graus do mediterrâneo terrestre. No ano de 1799 foram depositados dois pórticos de platina irradiada nos arquivos da Republica em Paris que representam o metro e quilograma que até nos dias atuais são guardados no escritório internacional de pesos e medidas.
No ano de 1875 foram assinados por 17 estados um tratado internacional conhecido como ConventionduMétre (Convenção de Metros) o tratado feito tratou de estabelecer que organizações conduzisse as atividades de relação ao sistema de medidas uniforme.
Dessa forma o SI foi adotado no mundo todo em 1889, na 1 CGPM que definiu as medidas intencionais de metro e quilograma, e com outras conferencias foram definidas outras medidas que foram a base do SI que foi definido futuramente pela proporia CGPM que esse sistema métrico seria chamado de Sistema Internacional, com isso o padrão internacional de medidas SI foi adotado por todo o mundo com exceções de alguns países que continuaram com suas próprias medidas, que foi o caso do Estados Unidos, Myanmar, Libéria e Reino Unido que adotou ao padrão internacional mais não totalmente mantendo alguns de seus padrões de medida.
Por fim, de modo geral, fica claro que para se chegar ao conceito e desenvolvimento atual fez-se necessário uma grande e vagarosa evolução das medidas. Nesse momento é que surgiu a criação de balanças, réguas e vários outros instrumentos de medição.
Métodos experimentais:
Paquímetro:
Utilizado para medir–se (diâmetros, altura, profundidade, largura, etc) com a precisão de centésimo de milímetro. Mediu-se o diâmetro interno e externo e a largura de um anel. Instrumento que faz o uso de duas réguas que deslizam em paralelos, podendo se medir em duas grandezas de medidas, (milímetro ou polegadas). Instrumento criado por Pierre Vernier, um Geômetra e fabricante de instrumentos científicos, frances que se tornou engenheiro do exército francês na Holanda.
Micrômetro:
Utilizado para medir–se (diâmetros, altura, profundidade, largura, etc) com a precisão na ordem de micrometros de que são a milionésima parte de metro. Instrumento capaz de aferir dimensões lineares de um objeto. Mediu-se a espessura de uma folha de papel.
Réguas:
Instrumento utilizado em geometria, próprio para traçar segmentos de retas e medir distâncias pequenas. Também é incorporada no desenho técnico e na Engenharia é composta por uma lâmina de madeira, plástico ou metal e pode conter uma escala, geralmente centimétrica, milimétrica ou dessimétrica. Mediu-se a largura e comprimento de uma folha de papel.
	Grandeza
	Unidade
	Símbolo
	Comprimento
	metro
	m
	Massa
	quilograma
	kg
	Tempo
	segundo
	s
	Corrente elétrica
	ampere
	A
	Temperatura termodinâmica
	kelvin
	K
	Quantidade de matéria
	mol
	mol[12]
	Intensidade luminosa
	candela
	cd
RESULTADOS E DISCUSSÕES
UM BREVE CONCEITO DE MOVIMENTO RETÍLINEO UNIFORME
A cinemática é uma subdivisão da física que estuda os movimentos, sem levar em consideração as forças que os provocam. Dentre os principais tipos de movimentos estudados na cinemática está o movimento retilíneo uniforme (do qual, daqui por diante, será chamado de MRU). O MRU tem, como principal característica, a velocidade constante do objeto sob esta condição, durante todo o seu deslocamento. Tomando, como exemplo, um objeto que se desloca 10 metros (Δx = 10 m) durante 5 segundos (Δt = 5 s), a velocidade deste objeto é de 2 m/s, caso esteja em MRU. É fácil observar que, neste tipo de movimento, a velocidade é obtida dividindo o deslocamento pela variação do tempo. A velocidade vx de um objeto em MRU é, portanto,
Considerando que o deslocamento Δx é igual à posição final x menos a posição inicial x0, podemos reescrever a equação da seguinte forma:
Esta é a fórmula geral do MRU. Nada mais é, do que uma função do primeiro grau do tipo y = a + bx onde, fazendo a comparação entre notações, a posição final x é a variável dependente y, a posição inicial x0 é o intercepto a, a velocidade vx é a inclinação b, e o tempo t é a variável independente x. Esta comparação é facilmente visualizada na tabela 1. Tal entendimento de que a fórmula geral do MRU é uma função do primeiro grau será importante neste estudo, uma vez que este adotará métodos de regressão linear para estimar o comportamento exato de um objeto em MRU.
	
	TABELA 1 – Comparação entre as formas de notação da fórmula geral do MRU e a forma genérica de uma função de 1º grau
	
	Formas de notação
	
	 
	 
	Variável dependente
	x
	y
	Intercepto com eixo vertical
	x0
	a
	Inclinação da reta da função
	vx
	b
	Variável independente
	t
	x
Experimento em laboratório
No presente trabalho, foi realizado um experimento em laboratório, com a finalidade de identificar o MRU, descrevendo-o detalhadamente. Para o experimento foi utilizada uma cerca ativadora da marca Cidepe, composta por um trilho de ar, um multicronômetro, uma rolagem, um sensor e uma unidade geradora de fluxo de ar. O experimento consiste em fazer um objeto móvel deslocar-se sobre o trilhoa distâncias cada vez maiores, anotando-se então o tempo gasto durante todo o deslocamento. A cada ensaio feito, a distância a percorrer foi aumentada em 18 mm. Foram feitos um total de onze ensaios, sendo o primeiro feito a uma distância nula e o último feito a uma distância de 180 mm.[1: Disponível em http://www.cidepe.com.br/pt/produtos/aquisicao-dados/todos/trilho-de-ar-multicronometro-rolagem-2-sensores-e-unidade-de-fluxo-eq238f#b]
A TABELA 2 descreve os resultados obtidos no experimento:
	TABELA 2- tempos obtidos no experimento
	Ensaio
	y (m)
	t (s)
	1
	0
	0
	2
	0,018
	0,1169
	3
	0,036
	0,19065
	4
	0,054
	0,2927
	5
	0,0720,40345
	6
	0,090
	0,48305
	7
	0,108
	0,6175
	8
	0,126
	0,702
	9
	0,144
	0,80475
	10
	0,162
	0,92705
	11
	0,180
	1,06395
	
Com os dados contidos na TABELA 2 é construído o GRÁFICO 1, que possibilita a melhor visualização do comportamento do objeto móvel a cada vez que há o aumento da distância em 18 mm.
A aparência da curva obtida no GRÁFICO 1 sugere uma relação linear entre o tempo t e a distância y. Em outras palavras, o gráfico sugere que, cada vez que a distância a percorrer é aumentada em magnitude constante, o tempo que o objeto gasta no deslocamento também é aumentado em magnitude constante. O fato de a curva do GRÁFICO 1 não se apresentar na forma de uma reta perfeita pode ser explicado pelo fato de os aumentos da distância terem sidos feitos de forma manual, o que dificulta que sejam feitos com exata precisão.
Os dados do experimento e sua posterior visualização através da curva do GRÁFICO 1, que apresenta uma forma muito próxima de uma reta, é uma considerável evidência de que o objeto móvel estudado apresenta um movimento retilíneo uniforme. Uma vez aceita esta hipótese, e considerando que a posição de um objeto em MRU é descrita por uma função de 1º grau do tipo y = a + bx, onde, no caso do MRU, a inclinação b é a velocidade do objeto e o intercepto a é a posição inicial do mesmo, pode-se, por meio da regressão linear, estimar os valores reais de a e b, obtendo-se assim uma equação de 1º grau que sirva como um bom estimador da equação que descreve o verdadeiro movimento do objeto estudado.
Sendo o estimador de y, b0 o estimador da constante a e b1 o estimador da inclinação b, podemos, através do método dos mínimos quadrados, obter da seguinte forma:
Onde
	
	
Com as fórmulas supracitadas e com o auxílio dos cálculos feitos na tabela 3, pode-se achar os valores dos estimadores ,b0 e b1.
	TABELA 3– Cálculos para o auxílio da obtenção dos estimadores
	Ensaio
	
	
	
	
	
	
	1
	0,00000
	0,000
	-0,5111
	-0,0900
	0,0460
	0,2612
	2
	0,11690
	0,018
	-0,3742
	-0,0720
	0,0269
	0,1400
	3
	0,19065
	0,036
	-0,3204
	-0,0540
	0,0173
	0,1027
	4
	0,29270
	0,054
	-0,2184
	-0,0360
	0,0079
	0,0477
	5
	0,40345
	0,072
	-0,1076
	-0,0180
	0,0019
	0,0116
	6
	0,48305
	0,090
	-0,0280
	0,0000
	0,0000
	0,0008
	7
	0,61750
	0,108
	0,1064
	0,0180
	0,0019
	0,0113
	8
	0,70200
	0,126
	0,1909
	0,0360
	0,0069
	0,0364
	9
	0,80475
	0,144
	0,2937
	0,0540
	0,0159
	0,0862
	10
	0,92705
	0,162
	0,4160
	0,0720
	0,0299
	0,1730
	11
	1,06395
	0,180
	0,5529
	0,0900
	0,0498
	0,3057
	SOMA
	5,60200
	0,99
	
	
	0,2058
	1,1920
	MÉDIA
	0,50927
	0,09
	
	
	
	
Então,
A reta de regressão estimada é, então,
Nota-se que o valor encontrado para o estimador b0 é um valor próximo de zero, o que já era de se esperar, já que o verdadeiro valor da posição inicial y0do objeto estudado é, de fato, zero.
O valor encontrado para o estimador b1 sugere que, a cada segundo transcorrido, o objeto percorre uma distância de 17,3 centímetros.
Ao traçar-se, num mesmo plano, a curva obtida no GRÁFICO 1 e a reta de regressão = 0,001 + 0,173t, pode-se observar que ambas apresentam comportamentos bem próximos, com desvios de pouca magnitude. Tal comparação é outra evidência de que o objeto se move em MRU, e pode ser observada no GRÁFICO 2.
É possível enriquecer ainda mais o rol de evidências de que o objeto estudado se move em MRU. Para isso, serão calculadas as velocidades médias encontradas em cada ensaio realizado. Posteriormente, as velocidades médias obtidas serão comparadas com a velocidade obtida através do estimador b1. As diferenças observadas em cada comparação podem ser vistas na tabela 4 e no gráfico 3. Há de se ressaltar que, dessa vez, ignoramos o ensaio 1, uma vez que não é possível achar a velocidade média de algo que se move 0 metros em 0 segundos.
	TABELA 4- Desvios entre as velocidades médias de cada ensaio e o estimador b1
	Ensaio
	
	
	
	
	2
	0,018
	0,1169
	0,154
	-0,019
	3
	0,036
	0,19065
	0,189
	0,0158
	4
	0,054
	0,2927
	0,184
	0,0115
	5
	0,072
	0,40345
	0,178
	0,0055
	6
	0,09
	0,48305
	0,186
	0,0133
	7
	0,108
	0,6175
	0,175
	0,0019
	8
	0,126
	0,702
	0,179
	0,0065
	9
	0,144
	0,80475
	0,179
	0,0059
	10
	0,162
	0,92705
	0,175
	0,0017
	11
	0,18
	1,06395
	0,169
	-0,0038
A análise da tabela 3 e do gráfico 3 indicam que as velocidade médias encontradas nos ensaios sempre estiveram numa faixa de variação que vai de 0,154 m/s até 0,189 m/s. A maior e a menor velocidade média encontrada representam um desvio de 0,035 m um do outro.
2.2 – EXPERIMENTOS REALIZADO NO LABORATÓRIO DA TOLEDO PRESIDENTE PRUDENTE
CONCLUSÃO
A realização dos experimentos proporcionou para aqueles que desconheciam dos instrumentos de medição trabalhados, um prévio conhecimento no manuseio deles e também para quais situações aplicá-los. Após a coleta de medidas extraídas por cada integrante do grupo constatou-se igualdades e também algumas diferenças, porém bem mínimas, se comparada umas com a outras. 
De modo geral, todas as ferramentas de medição se faz necessário na vida em sociedade para se estabelecer comparações que possibilita o escambo entre as pessoas de diversas regiões ou países.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANDERSON, David R. ;SWEENEY, Dennis J.; WILLIAMS, Thomas A.. Estatística Aplicada à Administração e Economia. 6. ed. : Cengage Learning, 2014. p. 497-505.
BRASIL, Nilo Indio do. Sistema Internacional de Unidades. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2002. ISBN 85-7193-063-5.
JEWETT JR., John W. ;SERWAY, Raymond A.. Física para Cientistas e Engenheiros: Vol.1 - Mecânica. 8. ed. : Cengage Learning, 2012. p. 19-27
http://www.fisica.net/unidades/pesos-e-medidas-historico.pdf 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades