RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL

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Relatório de Atividade experimental – Nº 01/2016
UNESC - Universidade do Extremo Sul Catarinense
UNACET- Unidade Acadêmica de Ciências, Engenharias e TECNOLOGIAS.
Curso de Engenharia de Produção
Laboratório de Física Experimental (lafiex)
Relatório De física experimental 1
EXPERIÊNCIA Nº. 01/2016
ACADÊMICOS: xxxxx
CRICIÚMA, 04 DE OUTUBRO DE 2016
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RESUMO
Neste relatório da experiência serão feitas as análises e estudos das demais grandezas físicas com seus devidos instrumentos de medida e erros de escalas, tendo o foco de aprender a manuseá-los e aplica-los corretamente durante uma experiência de medição.
Dentre todas as grandezas físicas (dos objetos) que serão estudas, podemos citar: a massa, temperatura, comprimento, volume, entre outros. Onde a medida de cada grandeza e erro de escala será obtida de acordo com o instrumento adequado à mesma, para que assim se possua uma medida mais precisa.
A importância da mesma se dá por demonstrar de como a Física usa os seus diversos métodos, fórmulas, conhecimentos teóricos e práticos para a obtenção de medidas, a fim de se obter um valor preciso do objeto estudado e assim aplica-lo da mesma maneira para futuras eventualidades ou necessidades.
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OBJETIVOS 
Realizar a medição dos diversos objetos, utilizando diferentes instrumentos (analógico e não analógico), obter o seu erro de escala e registrá-los em sua tabela. Além de exercícios teóricos com enfoque no assunto estudado em sala e também experimental.
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 3. EQUIPAMENTOS
3.1 – Instrumentos Analógicos
Os instrumentos analógicos realizam comparações com as medidas internas do instrumento. Um exemplo é a trena que se mede uma mesa, que compara a medida existente da mesa com medidas então já conhecidas.
Abaixo, alguns instrumentos analógicos usados no laboratório para os experimentos:
* Trena: instrumento de medida usado para se medir distâncias (comprimento) de um objeto. A sua unidade de medida é em cm.
* Micrômetro: instrumento de medida de alta precisão, utilizado para se medir o comprimento de um objeto. É um dos instrumentos de medida para comprimento mais preciso, por ser da ordem de medida em micrometros, ou seja, a milionésima parte do metro. A sua unidade de medida é em mm.
* Termômetro analógico: instrumento de medida para se obter o valor da temperatura ambiente onde for aplicada. A expansão do mercúrio em seu interior em relação a temperatura irá ocasionar a expansão de um fluído, denotando assim a sua temperatura. A sua unidade de medida é em graus Celsius (°C).
* Becker: instrumento de medida para se obter o valor da quantia de um líquido dentro do recipiente de acordo com as suas medidas graduadas em seu corpo. A sua unidade de medida é em ml.
* Seringa: instrumento de medida para se obter o valor da quantia de líquido dentro do recipiente, sendo a mesma função que o Becker, só que, a expansão volumétrica do fluído é menor. A sua unidade de medida é em ml.
* Amperímetro analógico: instrumento de medida para se obter a intensidade de corrente de um circuito comparando-se com o valor interno conhecido. A sua unidade de medida é em A.
* Voltímetro analógico: instrumento de medida para se obter a tensão elétrica de um circuito entre seus terminais comparando-se com o valor interno conhecido. A sua unidade de medida é em V.
* Balança analógica: instrumento de medida para se obter o valor da massa de um corpo. A sua unidade de medida é em g.
3.2 – Instrumentos Não Analógicos
Os instrumentos não analógicos são aqueles em que o valor da menor divisão de escala, resulta no próprio erro de escala. Um exemplo é o uso do cronômetro digital para “marcar” o tempo de percurso de um maratonista.
Abaixo, alguns instrumentos não analógicos usados no laboratório para os experimentos:
Paquímetro: instrumento de alta precisão de medida, é também considerado um dos melhores instrumentos para medir comprimentos, ficando atrás somente do micrômetro. Utilizado para se obter o valor do comprimento de um objeto. A sua unidade de medida é em mm.
Termômetro Digital: instrumento de medida para se obter o valor da temperatura ambiente onde for aplicada, sendo a mesma função que o termômetro analógico, só que ao invés da leitura ser feita através do fluído, uma tela digital disponibiliza diretamente a temperatura obtida. A sua unidade de medida é em graus Celsius (°C).
Voltímetro não analógico: instrumento de medida para se obter a tensão elétrica de um circuito entre seus terminais. A sua unidade de medida é em V.
Balança não analógica: instrumento de medida para se obter o valor da massa de um corpo. A sua unidade de medida é em g.
Amperímetro não analógico: instrumento de medida para se obter a intensidade de corrente de um circuito. A sua unidade de medida é em mA.
Cronômetro: instrumento de medida para se obter o valor do intervalo de tempo. A sua unidade de medida é em s.
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REFERENCIAL TEÓRICO
Experimentos físicos são dotados de variedades, sendo elas dependente da própria grandeza física (M), o seu valo numérico (m), o seu erro de escala (∆m) e a sua unidade de medida (u), essas variáveis são expressadas pela fórmula:
M= (m ± ∆m)u
	 Para isso cada instrumento classificado como analógico ou não analógico seu erro de escala pode variar.
	 Nos instrumentos analógicos, o erro de escala permite que o duvido seja avaliado, sendo assim, o seu erro de escala é representado por: 
Eesc: ± menor divisão da escala
2
	 Já nos instrumentos não analógicos, o algarismo duvido não aparece ou seja avaliado, tendo como seu erro de escala a menor divisão da escala (MDE)
Eesc: ±MDE
O valor mais provável é denotado por é definido pela média aritmética dos valores medidos, ou seja:
Deste modo representa o valor mais provável da grandeza medida. Ao se realizar várias medidas, os valores obtidos tendem a estar mais próximos deste valor.
O desvio de uma medida diferença entre um valor medido e o valor adotado que mais se aproxima do valor real (em geral o valor médio) por: 
O desvio padrão é uma espécie de média das diferenças quadráticas de cada medida até a média, que é dado pela equação:
O desvio padrão da média é o parâmetro estatístico é o de maior interesse, pois indica a incerteza da média x em relação a uma média mais geral, dado pela equação:
A partir das definições anteriores, o erro aleatório pode ser estimado através da expressão:
Ea = ± t . (m
Para o experimento do pendulo foi utilizada uma fórmula diferente da qual foi retirada a média e calculada o erro aleatório.
X= Medida final do instrumento
Xm= Média dos valores 
∆x= Variação provável 
u= unidade de medida 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Medidas de comprimento 
 Para medir os comprimentos do objeto apresentado (bloco de madeira), foram utilizados dois instrumentos diferentes, uma trena e um paquímetro.
	 O primeiro instrumento utilizado foi a trena, foi colocada a origem da trena nas extremidades do bloco de madeira, o valor foi denotado através da visualização da medida na trena, apenas uma medida foi feita com a trena, as demais foram obtidas através do paquímetro.
	 Como citado à cima, com o paquímetro foram retiradas o restante das medidas com relação ao bloco de madeira, a primeira medida denotada foi a interna, para isso foram utilizados os “encosto”, esticando-os até a profundidade máxima do bloco de madeira, trava-se o paquímetro e tira-se a leitura do aparelho.
	 Às outras medidas foram feitas novamente usando os “encostos”, porém desta vez eles foram utilizados literalmente para abraçar a peça, feito isso, travou-se o paquímetro e fez-se a leitura.
Medidas de Temperatura
 Neste experimento para medir a temperatura foram utilizados dois aparelhos, um termômetro digitale outro analógico.
	 Primeiro foi feita a medida com o termômetro analógico, mergulhou-se o termômetro em um recipiente contendo água dentro, feito isso, esperou-se alguns minutos para que o termômetro medisse a temperatura.
	 Para realizar a leitura no termômetro analógico foi observado uma faixa vermelha que pode variar com as medidas analógicas que são impressas no próprio termômetro.
	 Com o termômetro digital foi um pouco mais fácil e rápido de se obter a temperatura, pois o mesmo oferece um sensor eletrônico que pode ser mergulhado na água e em um curto perdido de tempo ele mostra a temperatura em um display.
Medidas de Volume
 
 Nas medidas de volume utilizou-se um copo de Becker com água para a realização do experimento, a medida foi observada através da escala que o próprio copo de Becker contem. 
 A próxima medida foi feita através de uma seringa também com água dentro, foi observado o volume pela sua escala e denotado no experimento.
Medidas de Intensidade de Corrente
 	 Para fazer estás medidas foram utilizados dois Amperímetros, um analógico e outro não analógico.
	 O Amperímetro é ligado a uma fonte de alimentação e o outro na carga, nos instrumentos analógicos a medida é dada através de um ponteiro que desloca-se conforme a intensidade da corrente, já nos não analógicos a medida é dada através de um display digital do próprio aparelho.
Medidas de Tensão Elétrica
 Para a medição de tensão elétrica foram utilizados dois Voltímetros, sendo um analógico e outro não analógico.
	 Ambos ficam ligados em um paralelo com dois pontos na rede, no instrumento analógico a tensão é medida através de um ponteiro no instrumento no qual é dado o valo, já no instrumento não analógico a medida é dada através de um display digital.
Medidas de Massa
 Neste experimento para obter as medidas foi utilizado um cilindro de alumino, o primeiro foi feito na balança analógica, onde o cilindro foi depositado sobre o prato da balança e esperou-se até a mesma se estabilizar, depois foi anatado a medida através do ponteiro de marcação.
 O mesmo procedimento repetiu-se na balança não analógica, porém o resultado foi dado no display digital.
Medidas de Tempo
 Este experimento foi o mais trabalhoso, para a realização do experimento foi necessário um cronometro digital, e um pendulo acoplado a uma haste de metal com uma base, foram cronometradas 10 oscilações por vez, fazendo esse processo 10 vezes para maior exatidão era necessário um ângulo de aproximadamente 15 º graus do pendulo.
	 Feito isso, foram anotados todos os resultados obtidos na tabela.
 
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DADOS EXPERIMENTAIS E ANÁLISES 
Tabela 1: Medidas de Comprimento
	DIMENSÃO
	INSTRUMENTO
	Resolução (MDE)
	GRANDEZA FISICA
	VALOR
	A
	PAQUIMETRO
	0,05 mm
	COMPRIMENTO
	(79,40±0,05)mm
	D
	TRENA
	0,1 mm
	COMPRIMENTO
	(380,10±0,1)cm
	F
	PAQUIMETRO
	0,05 mm
	COMPRIMENTO
	(35,05±0,05)mm
	G
	PAQUIMETRO
	0,05 mm
	COMPRIMENTO
	(42,10±0,05)mm
	J
	PAQUIMETRO
	0,05 mm
	COMPRIMENTO
	(00,95±0,05)mm
	Ø1
	PAQUIMETRO
	0,05 mm
	COMPRIMENTO
	(24,70±0,05)mm
	H1
	PAQUIMETRO
	0,05 mm
	COMPRIMENTO
	(34,45±0,05)mm
Tabela 2: Medidas de Temperatura
	INSTRUMENTO
	RESOLUÇÃO (MDE)
	GRANDEZA FISICA
	VALOR
	TERMÔMETRO DIGITAL
	1ºC
	TEMPERATURA
	(22,0±1) Cº
	TERMÔMETRO ANALOGICO
	1ºC
	TEMPERATURA
	(22,2±0,05) Cº
 
Tabela 3: Medidas de Volume
	INSTRUMENTO
	RESOLUÇÃO (MDE)
	GRANDEZA FISICA
	VALOR
	BECKER
	10 ml
	VOLUME
	(34±5)ml
	SERINGA
	0,2 ml
	VOLUME
	(26,5±0,1)ml
Tabela 4: Medidas de Intensidade de Corrente
	INSTRUMENTO
	RESOLUÇÃO (MDE)
	GRANDEZA FISICA
	VALOR
	AMPERÍMETRO (NÃO ANALÓGICO)
	0,01 mA
	CORRENTE ELÉTRICA
	(31,41±0,01)mA
	AMPERÍMETRO (ANALÓGICO)
	5 mA
	CORRENTE ELÉTRICA
	(32±3)mA
Tabela 5: Medidas de Tensão Elétrica
	INSTRUMENTO
	RESOLUÇÃO (MDE)
	GRANDEZA FISICA 
	VALOR
	VOLTÍMETRO (ANALÓGICO)
	1 V
	TENSÃO ELÉTRICA
	(9,9±0,5)V
	VOLTÍMETRO (NÃO ANALÓGICO)
	0,1 V
	TENSÃO ELÉTRICA
	(09,9±0,1)V
Tabela 6: Medidas de Massa
	INSTRUMENTO
	OBJETO
	RESOLUÇÃO (MDE)
	GRANDEZA FISICA
	VALOR
	BALANÇA (ANALÓGICA)
	CILINDRO DE ALUMÍNIO
	10 g
	MASSA
	(43±5)g
	BALANÇA (NÃO ANALÓGICA)
	CILINDRO DE ALUMÍNIO
	0,01 g
	MASSA
	(44,03±0,01)g
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Tabela 7: Medidas de Tempo
	INSTRUMENTO
	RESOLUÇÃO (MDE)
	GRANDEZA FISICA
	VALOR
	CRONÔMETRO
	0,01
	TEMPO
	(15,47±0,01)s
	
	(15,75±0,01)s
	
	(15,50±0,01)s
	
	(15,34±0,01)s
	
	(15,37±0,01)s
	
	(15,50±0,01)s
	
	(15,44±0,01)s
	
	(15,57±0,01)s
	
	(15,47±0,01)s
	
	(15,44±0,01)s
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Atividades
Com base nas suas medidas de comprimento, qual dos instrumentos de medidas apresenta maior confiabilidade nas suas medidas? Justifique.
R: Paquímetro, pois é um instrumento de medida milimétrica e sua resolução é menor, enquanto a trena sua menor divisão de escala (MDE) é menos precisa.
Numa situação prática de medida de comprimento, quais informações você consideraria para a escolha do instrumento de medida de comprimento utilizado neste experimento?
 R: A grandeza e a precisão requerida no experimento, e as limitações de cada instrumento, assim fazendo a escolha que se encaixe nessas condições.
 
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Determine o valor mais provável do tempo de oscilação do pendulo e de a resposta segundo a teoria de erros. 
 
	Valores medidos no Experimento (X)
	Xmédio
(Xm)
	X-Xm
	(X-Xm)²
	15,47
	15,48
	-0,01
	0,0001
	15,75
	15,48
	0,27
	0,0729
	15,50
	15,48
	0,02
	0,0004
	15,34
	15,48
	-0,14
	0,0196
	15,37
	15,48
	-0,11
	0,0121
	15,50
	15,48
	0,02
	0,0004
	15,44
	15,48
	-0,04
	0,0016
	15,57
	15,48
	0,09
	0,0081
	15,47
	15,48
	-0,01
	0,0001
	15,44
	15,48
	-0,04
	0,0016
	Media: 15,485
	
	Soma: 0,1169
	Desvio Padrão: 0,113968806
	Desvio Padrão da média: 0,036040101
	Ea= +- 1*0,036040101= 0,036040101s = 0,03
	Etotal: 0,01+0,03=0,04s
 
	R: (15,48+-0,04)s
 
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Como Podemos minimizar os erros de escala de uma medida? 
R: Diminuindo o erro de escala, repetindo a medida varias vezes e tirando a média dos valores obtidos, chegando a um valor mais preciso e provável da medida feita. 
Calcule a densidade do cilindro e compare com a densidade tabelada para o alumínio, calculando o erro percentual da medida realizada. 
 R: Ø1 = 24,70 mm = 0,0247m	V = π∙r2∙h R= Ø1 /2
	V= 0,00001648
 H1 = 34,45mm = 0,0344m	
 M = 44,03 g = 0,04403 kg
D= 0,04403/0,00001648
D= 2.671,7 kg/m³
 
Densidade tabela do alumínio = 2700 kg/m³
E% = |(2671,7-2700)/2700|x100
E% = 1,048 %
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CONCLUSÃO
 Concluímos neste relatório a necessidade das medidas que são muito importantes no cotidiano, porém sem equipamentos adequados e as normas teóricas nenhum resultado seria preciso.
	 Levando em consideração que cada equipamento tem certo modo de manuseio, que se for desconhecido poderá haver muitos erros na obtenção dos resultados finais, para uma melhor precisão no experimento cada medida foi analisada, de acordo com o instrumento, para cada instrumento foi aplicado a sua norma teórica.
REFERENCIAS
UNESP. Teoria de erros. Disponível em: <http://wwwp.fc.unesp.br/~malvezzi/downloads/ensino/disciplinas/labfisi_eng/apostilateoriadoserros.pdf>. Acesso em: 30 set. 2016.
UNICAMP. Instrumentação e medidas: grandezas mecânicas. Disponível em: <http://www.fem.unicamp.br/~instmed/instrumentacao_medidas_grandezas_mecanicas.pdf>. Acessoem: 30 set. 2016.
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Conceitos básicos da teoria de erros. Disponível em: <http://fap.if.usp.br/~tabacnik/tutoriais/tabacniks_concbasteorerr_rev2007.pdf>. Acesso em: 01 out. 2016.
UNIVERSIDADE ESTUADAL DE LONDRINA. Conceitos de medidas e teoria de erros.. Disponível em: <http://www.uel.br/pessoal/inocente/pages/arquivos/03-conceitos%20de%20medidas%20e%20teoria%20de%20erros.pdf>. Acesso em: 01 out. 2016.
�Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC 
Laboratório de Física Experimental – LAFIEX