Relatório de Física Experimental - Medidas

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EXPERIMENTO 1 - MEDIDAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
JONATHAN LÓSS BARRIOS 
 
 
 
 
 
 
 
Santa Maria, RS, Brasil. 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA BACHARELADO 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I 
PROFESSOR (A): RAFAEL MARONEZE 
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1. INTRODUÇÃO 
 
 Neste trabalho realizado no laboratório de física experimental do Centro de 
Ciências Naturais e Exatas (CCNE) da universidade Federal de Santa Maria, será 
calculado o tempo de reação humana através da teoria de queda livre de um objeto, 
por meio de um experimento simples. Para tal fim, será usado o instrumento para 
medir dimensões lineares: a régua milimétrica. 
 
2. OBJETIVOS DA EXPERIÊNCIA 
- Efetuar medidas estatísticas do tempo de reação humana; 
- Efetuar medidas indiretas de tempo; 
- Aprender a utilizar estatística com medidas repetidas; 
- Expressar corretamente estas medidas, erros e unidades. 
 
3. EXPOSIÇÃO TEÓRICA 
 O “tempo de reação humana”, que também pode ser chamado de reflexo, 
corresponde ao tempo gasto no envio de uma mensagem do sistema nervoso ao 
cérebro e na reação física do corpo a um estímulo, em outras palavras, é o tempo 
necessário para que uma pessoa reaja a um determinado estímulo externo (visual, 
sonoro, etc.). O tempo de reação é muito importante para o sucesso em atividades 
que exigem respostas rápidas, principalmente atividades esportivas (jogador de 
futebol, corredor, piloto de corrida, etc.). Um exemplo clássico são as corridas 
automobilísticas, uma diferença de alguns centésimos de segundo no tempo de 
reação ao sinal de largada pode significar uma diferença de duas ou três posições 
na prova. O tempo médio de reação de uma pessoa jovem em bom estado de saúde 
varia entre 0,15 e 0,45s. Este é praticamente o tempo que o cérebro necessita para 
processar as informações que está recebendo e definir uma ação. 
 O experimento realizado tem como objetivo principal, medir o tempo de reação 
humana. Embora seja um experimento bastante simples, que não fornece um 
resultado muito preciso, ele permite uma avaliação aproximada do tempo de reação. 
A ideia é medir o tempo que levamos para perceber que um objeto está caindo e 
reagir a isso fechando a mão para interromper a queda do objeto. O tempo de reação 
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será determinado a partir do quanto o objeto andou, desde o momento em que foi 
largado pelo experimentador até o instante em que a pessoa fechou os dedos e o 
segurou. Um experimentador deve segurar o objeto pela extremidade superior, 
deixando sua extremidade inferior exatamente entre os dedos (abertos) da pessoa 
que terá o tempo de reação medido. Em um determinado instante, sem avisar, o 
experimentador solta o objeto e a pessoa deve fechar os dedos para segurá-la. 
Recomenda-se o uso de uma régua de 30 cm ou maior, pois assim pode-se medir 
quanto o objeto andou diretamente pela escala da régua. A conversão desta 
distância em tempo, para saber o tempo de reação, pode ser feita partindo-se da 
equação horária da posição de um movimento uniformemente variado. 
 
 
Equação 1: Movimento uniformemente variado. 
 No caso da queda livre de um objeto, “S” é a posição do corpo no tempo “t” e 
“S0” é a posição inicial do corpo. A distância que o objeto percorreu na queda é 
exatamente “S – S0”, que chamaremos de “ΔS”. Em nosso caso, a velocidade inicial 
do corpo (V0) é zero, porque o experimentador apenas abandonou o objeto. O que 
faz o objeto cair é a ação da gravidade, assim, a aceleração que o objeto tem durante 
a queda é igual a aceleração da gravidade (9,807 m/s²). Colocando estas 
informações na equação 1, chega-se a expressão que permite calcular o tempo de 
reação: 
 TREAÇÃO (s) = √
2.𝐷 (𝑚)
𝑔 (𝑚
𝑠2
)
 
 
4. PARTE EXPERIMENTAL 
- MATERIAL UTILIZADO 
 - Régua milimétrica. 
 
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- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 Primeiramente, formamos duplas com os colegas para os dois se 
auxiliarem na medição do tempo de reação de cada um. Depois, o 
experimentador alinha a régua na posição 0 mm na parte inferior da mão de seu 
colega mas sem tocá-la (consideramos o experimentador a pessoa que irá 
segurar a régua para auxiliar o outro membro da dupla). Estando tudo pronto, 
em um determinado instante, sem avisar, o experimentador solta o objeto e a 
pessoa deve fechar os dedos ou a mão para segurá-la. Repetimos o experimento 
30 vezes com cada pessoa, para chegar a uma conclusão mais confiável, pois 
os valores obtidos através deste experimento apresentam uma imprecisão 
natural (dispersão). Esta forma de medir o tempo de reação mede na verdade o 
tempo de reação ao estimulo visual, pois a pessoa detecta visualmente que o 
objeto foi largado. 
5. RESULTADOS 
 Abaixo, encontrasse uma tabela com o número da medição (i), módulo do 
deslocamento da régua (d), tempo de reação (ti), variação do tempo de reação 
em relação à média (∆tk ) e o (∆tk )². 
i d (cm) d (m) (tk )² = (2D/g) ∆tk = t - ṫ (∆t)² 
1 17,6 0,176 0,190 0,0100 0,000100 
2 13,7 0,137 0,167 -0,0130 0,000169 
3 14,8 0,148 0,174 -0,00600 0,0000360 
4 16,6 0,166 0,184 0,00400 0,0000160 
5 16,0 0,160 0,181 0,00100 0,00000100 
6 11,5 0,115 0,153 -0,0270 0,000729 
7 22,0 0,220 0,212 0,0320 0,00102 
8 14,0 0,140 0,169 -0,0110 0,000121 
9 18,5 0,185 0,194 0,0140 0,000196 
10 12,4 0,124 0,159 -0,0210 0,000441 
11 15,6 0,156 0,178 -0,00200 0,00000400 
12 12,5 0,125 0,160 -0,0200 0,000400 
13 14,5 0,145 0,172 -0,00800 0,0000640 
14 17,6 0,176 0,190 0,0100 0,000100 
15 18,5 0,185 0,194 0,0140 0,000196 
16 21,5 0,215 0,209 0,0290 0,000841 
17 14,0 0,140 0,169 -0,0110 0,000121 
18 14,0 0,140 0,169 -0,0110 0,000121 
5 
 
19 18,0 0,180 0,192 0,0120 0,000144 
20 24,5 0,245 0,224 0,0440 0,00194 
21 11,9 0,119 0,156 -0,0240 0,000576 
22 17,5 0,175 0,189 0,00900 0,000081 
23 15,3 0,153 0,177 -0,00300 0,00000900 
24 18,6 0,186 0,195 0,0150 0,000225 
25 13,6 0,136 0,167 -0,0130 0,000169 
26 9,50 0,095 0,139 -0,0410 0,00168 
27 17,5 0,175 0,189 0,00900 0,0000810 
28 18,5 0,185 0,194 0,0140 0,000196 
29 20,0 0,200 0,202 0,0220 0,000484 
30 12,1 0,121 0,157 -0,0230 0,000529 
 0,180 0,0108 
 Média Soma 
 
 Finalizando, após termos calculado o tempo de reação médio do aluno e 
o desvio do tempo de reação em relação ao valor verdadeiro (média), podemos 
calcular o nosso erro aleatório, chamado de desvio padrão da média. 
 Dentro da estatística, o termo desvio padrão tem como objetivo 
demonstrar a regularidade referente a um conjunto de dados de modo a apontar 
o grau de oscilação destes em comparação com a média dos valores do 
conjunto. O Desvio padrão da média é calculado por meio da seguinte equação: 
σm = √
∑ ∆𝑡²
𝑛
𝑖=1
𝑛.(𝑛−1)
 
Onde, “∆t²” é a nossa variação do tempo de reação em relação à média elevado 
ao quadrado, e “n” corresponde ao número de vezes da repetição do 
experimento. Substituindo as variáveis encontradas, temos: 
σm = √
(0,0108)²
30.(30−1)
 
σm = √
0,000117
870
 
σm = 0,000366 s 
 Encontramos então, que o desvio padrão médio em relação ao meu 
tempo de reação foi igual a 3,66 x 10-4 segundos. 
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 Dessa forma, concluímos que o meu tempo de reação (t) é igual a média 
dos meus tempos de reações medidos (ṫ) mais ou menos o desvio padrão da 
média (σm), como se observa abaixo: 
t = ṫ ± σm 
t = 0,180 ± 0,000366 s 
Ou seja, o meu tempo de reação foi de 0,180 segundos com um erro aleatório 
(dispersão) de 0,000366 segundos. 
6. CONCLUSÃO 
 A presente prática teve como objetivo central tentar trabalhar com umadas principais medidas quantitativas físicas de suma importância, o tempo. 
 Analisando os vários aspectos envolvidos, vemos que os resultados nem 
sempre são tão satisfatórios, pois cada um tem um conceito pré-definido sobre 
seu próprio tempo de reação, isto ficou bem claro no experimento que embora 
sendo simples, nos alertou sobre isso. 
 Vimos também que muitos fatores influenciam na hora de fazer o 
experimento, fatores emocionais e físicos, são os mais comuns. Embora o 
resultado de cada um seja extremante particular, nota-se semelhanças entre os 
mesmos. 
 O nível de estresse em que a pessoa se encontrava no momento do 
experimento não deve ser tratado como um caso isolado, mas como um 
problema geral da turma, embora a teoria dos erros tenha nos alertado sobre 
possíveis falhas na coleta de dados ou mesmo na hora do cálculo, estes também 
podem ter ocorrido. 
 Concluímos então que ser humano em particular tem um tempo de 
reação, que não pode e nem deve ser comparado com os dos outros. 
 Vários fatores influenciam no teste, entre eles os emocionais e físicos, a 
sala de aula, ambiente do teste, também influenciou nos resultados. Os testes 
sendo realizados com materiais simples, não deixa espaço para muitas 
especulações, devido a simplicidade do mesmo. 
 Como todos realizaram da mesma forma, e do mesmo jeito o experimento, 
tirar conclusões dos resultados de outras pessoas fica complicado, e ao mesmo 
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tempo constrangedor, tudo isto devido ao fato que não foi um teste de grandes 
proporções. 
 Contudo, no meu caso em particular, o tempo de reação encontrado está 
dentro da média de reação de uma pessoa jovem em bom estado de saúde, que 
varia entre 0,15 e 0,45s, que foi o que eu mais ou menos esperava na realidade, 
levando em consideração os erros envolvidos no experimento. 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Tempo de Reação Humana: http://profgabrielhickel.webs.com/labfisica3.pdf, 
acessado em 11/04/2017. 
Desvio padrão: https://pt.wikipedia.org/wiki/Desvio_padr%C3%A3o, Acessado 
em 11/04/2017. 
Erros aleatórios: https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/metrologia--b-
erro-sistematico-aleatorio-e-incerteza-total.htm, acesso em 11/04/2017.