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1 ALEXSANDRO DE OLIVEIRA CARDOSO; ELMAR DOMINGOS SILVA PINTO JUNIOR HIGO SILVA DO NASCIMENTO. JEAN RACINE FERNANDES MEIRELES; JORGE FELLYPE PINHEIRO EVANGELISTA; LUAN VICTOR MOTA SOARES MARCOS AURÉLIO PINHEIRO DOS SANTOS; MAURO HENRIQUE ARAUJO; RELATÓRIO DE FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL I SÃO LUIS - MA 2016 2 ALEXSANDRO DE OLIVEIRA CARDOSO; ELMAR DOMINGOS SILVA PINTO JUNIOR HIGO SILVA DO NASCIMENTO. JEAN RACINE FERNANDES MEIRELES; JORGE FELLYPE PINHEIRO EVANGELISTA; LUAN VICTOR MOTA SOARES MARCOS AURÉLIO PINHEIRO DOS SANTOS; MAURO HENRIQUE ARAUJO; RELATÓRIO DE FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL I: Plotar Gráficos Relatório avaliativo apresentado à Faculdade Estácio de São Luís-MA, para a disciplina Física Teórica Experimental I, segundo período do curso de Engenharia Civil. Sala: 1002/ Laboratório de Física. Prof. Esp. Lucina Pontes SÃO LUÍS - MA 2016 3 “O método gráfico é uma representação dos resultados experimentais, fornece informações importantes sobre a dependência das medidas e na determinação de parâmetros necessários na aplicação das leis que governam tal fenômeno físico. A relação mais comum em física, é aquela que relaciona as grandezas de maneira proporcional (gráfico linear), os dados experimentais são lançados e uma curva média é traçada. ” (Barros,2016, p.48) 4 RESUMO Este relatório contém experimentos realizados no laboratório da Faculdade Estácio de Sá de São Luís - MA, com o intuito de aprender o que é um gráfico e como plotar o mesmo em papel milimétrico. Este experimento tem como principal objetivo analisar resultado de medidas com auxílio de cálculos e em seguida plotar no papel milimétrico, os resultados dos problemas propostos em forma de gráficos. Palavras chave: experimentos, resultados, plotar. 5 ABSTRACT This report contains experiments conducted in the laboratory of Faculdade Estácio de Sá de São Luís - MA, in order to learn what is a chart and how to plot it on graph paper. This experiment aims to analyze outcome measures with the aid of calculations and then plot the graph paper, the results of the proposed problems in graphs. Keywords: experiments, results, plot. 6 SUMÁRIO 1.0 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 7 2.0 OBEJETIVO ....................................................................................................................... 8 2.1 GERAIS ................................................................................................................................ 8 2.2 ESPECÍFICO ........................................................................................................................ 8 3.0 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..................................................................................... 9 3.1 GRAFÍCO ............................................................................................................................. 9 3.2 REGRA NA CONSTRUÇÃO DE GRÁFICOS ................................................................. 10 3.3 TRAÇANDO UM GRÁFICO ............................................................................................ 11 3.4 TABELA ............................................................................................................................ 13 4.0 MATERIAIS UTILIZADOS ........................................................................................... 14 5.0 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ......................................................................... 15 5.1 ETAPAS DO EXPERIMENTO ......................................................................................... 15 6.0 QUESTIONARIO ............................................................................................................. 16 7.0 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 22 8.0 REFERÊNCIAS ............................................................................................................... 23 7 1.0 INTRODUÇÃO Um dos aspectos mais importantes em Física é apresentação e análise de resultados experimentais. Por meio de experiências, tem sido descoberta grande número de relações funcionais entre as grandezas medidas. Plotar gráficos é uma forma de construir uma apresentação de dados para descrever informações, o mesmo é construído através de cálculos de equações e tabelas, mostrando como se associam duas ou mais grandezas físicas, trazendo uma análise útil e mais rápida sobre os dados informados, portanto, saber construir gráficos e saber interpretá-los é um requisito básico para um estudante de qualquer ciência. Assim, uma boa forma de analisar um conjunto de dados experimentais e resumir os resultados dos dados e colocá-los em um gráfico de forma mais clara possível para quem lê o trabalho de forma que se tenha uma compreensão correta das informações. É importante fornecer, no gráfico, toda a informação necessária que permita sua leitura correta, simples e com clareza. 8 2.0 OBEJETIVO 2.1 GERAIS Aprender a construir gráficos e tabelas usando o papel milimetrado para usá-los na organização de dados recolhidos em um experimento. 2.2 ESPECÍFICO Aprender a plotar gráficos no papel milemetrado. Desenvolver habilidades na construção e interpretação de gráficos. Observar os resultados e os paramentos que cada aluno realizou na construção do gráfico. Entender os critérios de escolha da curva que melhor se ajusta aos pontos obtidos através de cálculos. Analisar os cálculos das equações. Ensinar a verificar os erros destes parâmetros. Relatar resultados obtidos no experimento. 9 3.0 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1 GRAFÍCO Um gráfico é uma representação de dados obtidos nos experimentos na forma de figuras geométricas (diagramas, desenhos, figuras ou imagens) de modo a fornecer ao leitor uma interpretação de forma mais rápida e objetiva. A informática possibilitou o uso de recursos antes não disponíveis, que agilizam o trabalho, bem como propicia a criação de mapas, figuras e gráficos mais elaborados. Existe uma grande diversidade nas formas de representação gráfica e a crescente utilização de softwares específicos favorece a execução dos mesmos. A escolha da forma a ser utilizada está diretamente relacionada com o tipo de dado e o objetivo do gráfico. Os gráficos devem ser autoexplicativos e de fácil compreensão, de preferência sem comentários inseridos. Logo são requisitos básicos de um gráfico: simplicidade e clareza. Em trabalhos científicos a finalidade principal dos gráficos é evidenciar informações. Embora as regras para construção dos gráficos não sejam tão rigorosas como as de tabelas, a preocupação com a exatidão na sua representação deve seriminente. Alguns aspectos as serem considerados na construção de gráficos: -Tamanho que deve ser adequado com a publicação; -Escala adequada de forma a não desfigurar os dados; -Título logo acima do gráfico; -As escalas devem crescer da esquerda para a direita e de baixo para cima (setas indicativas são aconselhadas); 10 3.2 REGRA NA CONSTRUÇÃO DE GRÁFICOS Na construção de gráficos devemos obedecer às seguintes regras gerais: a. Escolha a área do papel com tamanho adequado; b. Os eixos devem ser desenhados claramente. A variável dependente geralmente estará no eixo vertical, eixo y, e a variável independente no eixo horizontal, eixo x; c. Marque nos eixos as escalas, escolhendo divisões que resultem em fácil leitura de valores intermediários (por exemplo, dívida de 2 em 2 e não de 7,7 em 7,7). Se possível, cada um dos eixos deve começar em zero; d. Escolher as escalas de maneira a não obter um gráfico mal dimensionado; e. Colocar título e comentários - é conveniente que uma pessoa observando o gráfico, possa entender do que se trata este gráfico, sem recorrer ao texto. f. Colocar a grandeza a ser representada e sua unidade, em cada eixo coordenado. g. Marque cada ponto do gráfico cuidadosamente e claramente, escolhendo para isto um símbolo adequado e de tamanho facilmente visível (por exemplo, um círculo ou um quadrinho com um ponto no centro). 11 3.3 TRAÇANDO UM GRÁFICO Quando trabalhamos com funções, a construção de gráficos é de extrema importância. Podemos dizer que assim como vemos nossa imagem refletida no espelho, o gráfico de uma função é o seu reflexo. Através do gráfico, podemos definir de que tipo é a função mesmo sem saber qual é a sua lei de formação. Isso porque cada função tem sua representação gráfica particular. Independente da função trabalhada, é fundamental conhecer algumas definições: Plano Cartesiano → é o ambiente onde o gráfico será construído. Ele é estabelecido pelo encontro dos eixos cartesianos x e y, conhecidos como eixo das abcissas e eixo das ordenadas, respectivamente. Cada ponto do gráfico é conhecido como par ordenado, pois ele é formado pelo encontro de um valor das abcissas com um valor das ordenadas. A linha que une os pares ordenados é conhecida como curva da função. Representação do ponto de coordenadas (1,2) no plano cartesiano Vamos ver aqui alguns princípios básicos para a construção do gráfico de uma função, seja ela uma função do 1° grau ou uma função do 2° grau. 1. Escolher valores para x Para iniciar a construção do gráfico, é necessário escolher valores para a variável x. Esses valores serão substituídos na lei de formação da função para que o valor correspondente de y seja determinado, bem como o par ordenado. Para montar o gráfico de uma função do 1° grau, é necessário encontrar apenas dois pontos que já visualizamos no gráfico. É também importante escolher valores próximos, como números subsequentes. Além disso, é sempre bom saber os pontos em que x = 0 e y = 0 (zero da função). Considere a função y = x + 1. Montaremos uma tabela com os valores de x para encontrar os valores de y: 12 2. Encontrar os pares ordenados no plano cartesiano Lançando cada um desses pares ordenados no plano cartesiano, encontramos os seguintes pontos: Pares ordenados lançados no plano cartesiano 3. Traçando o gráfico Basta ligar os pontos através de uma reta para determinar o gráfico da função y = x + 1. Gráfico da função y = x + 1 13 3.4 TABELA A construção de tabelas serve para facilitar a leitura dos dados nela contidos e propiciar ao leitor acesso às mesmas fontes de consulta utilizadas pelo autor da tabela, dando uma visão globalizada do objeto de estudo. Tipos de Tabelas: Tabela de Simples Entrada – composta por uma coluna indicadora onde se dispõe a classificação do que se deseja e de outra coluna onde aparecem os valores observados do fenômeno do estudo. Tabela de Dupla Entrada – para apresentação de dois atributos, em que existem duas ordens de classificação: uma em forma de coluna indicadora (vertical) e outra na horizontal. Elementos constituintes (aparecem em todas as tabelas): a) Título – indicação que precede a tabela e designa o fato a ser apresentado o local e a época em que foi registrado. b) Corpo – conjunto de linhas e colunas que contém as informações sobre o fato observado.b1) Cabeçalho – parte superior da tabela que especifica o conteúdo das colunas. b2) Coluna indicadora – é a primeira coluna à esquerda da tabela e especifica o conteúdo das linhas. c) Fonte – é a indicação da entidade responsável pelo fornecimento dos dados. Elementos Complementares a) Notas – informações de natureza geral, destinados a esclarecer o conteúdo das tabelas – aparecem embaixo da fonte. b) Chamadas (Legenda) – informações específicas sobre determinada parte da tabela; são indicadas no corpo da tabela, em algarismos arábicos entre parênteses. 14 4.0 MATERIAIS UTILIZADOS Para este experimento foram utilizados os seguintes materiais: papel milemetrado, lápis, caneta e régua. Papel Milimetrado Lápis Caneta Régua Nesse experimento será utilizado matérias descritos acima para construção ou plotagem de gráfico com os dados obtido em cada equação ou tabela. 15 5.0 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5.1 ETAPAS DO EXPERIMENTO 1. A utilização do papel milimetrado deve ser da forma mais distribuída possível, afim de que se possa explorar o máximo da área demarcada no papel; 2. Caso o gráfico não apresente uma reta perfeita, situação muito comum em acompanhamentos experimentais, o correto é traçar uma reta média, que se aproxime dos pontos localizados, sem liga-los; 3. A variável independente será o eixo x, abcissas; a variável independente será o eixo y, ordenadas. 4. Interprete as situações abaixo por meio de seus cálculos e transfira-os para o papel milimetrado; 16 6.0 QUESTIONARIO 1. No laboratório estudou-se o movimento uniforme, para isso colocou-se óleo em uma proveta de 1 L. Foram feitas marcações em distâncias fixas de 3,5 cm ao longo da proveta. Em seguida, pingou-se uma gota de corante (azul de metileno), e foram medidos os tempos em cada marcação com o auxílio do cronômetro forma feitas 5 series de medidas e calculado o tempo médio os resultados foram colocados na tabela: Deslocamento (cm) Tempo (s) 3,5 5,4 7 10,5 10,5 16,2 14 21,7 17,5 27,1 21,5 32,4 24,5 38,1 Plote o gráfico utilizando os dados da tabela acima. 17 2. A função horária do espaço de um carro em movimentos retilíneo uniforme é dada pela seguinte expressão: x = 100 + 8.t. Determine em que instante esse móvel passará pela posição 260m. Obs.: Mostre seus dados por meio de seus cálculos tabelas e gráfico plotando em papel milimetrado. Deslocamento (m) Tempo (s) X = 100+8*0 = 100 0 X = 100+8*10 = 180 10 X = 100+8*15 = 220 15 X = 100+8*20 = 260 20 Gráfico:18 3. Dois carros A e B encontram-se sobre uma mesma pista retilínea com velocidades constantes no qual a função horária das posições de ambos para um mesmo instante são dados a seguir: xA = 200 + 20.t e xB = 100 + 40.t. Com base nessas informações, mostre no gráfico o instante em que os carros se encontram. Tabela xA Deslocamento (km) Tempo (s) X = 200+20*0 = 200 0 X = 200+20*1 = 220 1 X = 200+20*2 = 240 2 X = 200+20*3 = 260 3 Tabela xB Deslocamento (m) Tempo (s) X = 100+40*0 = 100 0 X = 100+40*2 = 180 2 X = 100+40*3 = 220 3 X = 100+40*4 = 260 4 Resposta: Eles se encontram no instante de 3s à 4s na mesma pista retilínea com velocidades constantes. Gráfico: 19 4. A tabela mostra a velocidade escalar de um carro em diversos instantes do seu movimento. t (s) 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 v (m/s) 2,0 8,0 14,0 20,0 26,0 Resposta: Gráfico 20 5. A equação horária do espaço referente ao movimento de um corpo é dada por: S = 5 + 40.t – 2.𝐭𝟐 A. Em que instante (t) e em que posição (S) o corpo para? 𝑺 = 𝟓 + 𝟒𝟎 ∗ 𝒕 − 𝟐 ∗ 𝒕𝟐 𝑺 = 𝑺𝒐 + 𝑽𝒕 − 𝒂 𝒕𝟐 𝟐 𝑺𝒐 = 5𝑚 𝑽 = 40 𝑚/𝑠 𝒂 = −4 𝑚/𝑠2 𝑽 = 𝑽𝒐 + 𝒂𝒕 S = 5 + 40.t – 2.𝐭𝟐 0= 40 + (-4t) S = 5 + 40*10 – 2*102 4t = 40 S = 5 + 400 - 200 𝒕 = 40 4 = 𝟏𝟎𝐬 S = 205 m Resposta: O instante é (t = 10s) e em que posição (S = 205m) o corpo para. B. Qual a distância percorrida pelo corpo desde de t = 0 até parar? S = 205 m ∆𝑺 = 𝑺 − 𝑺𝒐 So = 5 m ∆𝑺 = 𝟐𝟎𝟓 − 𝟓 = 𝟐𝟎𝟎𝒎 Resposta: A distância é de 200 m percorrida pelo corpo desde de t = 0 até parar. Gráfico: t (s) 0 10 S (m) 200 205 21 6. Plote o gráfico com os dados da tabela abaixo. t (s) 10,31 14,34 18,18 23,35 27,76 31,23 s (m) 100 200 300 500 700 900 Gráfico: 22 7.0 CONCLUSÃO Contudo, conclui-se que esse experimento realizado no laboratório de física, referente à construção de um gráfico e plotagem no papel milimetrado, foi de grande aprendizado para todos do grupo, pois, cada um tirou grande proveito deste estudo e utilizamos várias formulas como a função afim, função MRUV, Movimento acelerado e retardado, formula de espaço entre outros e conseguimos realizar cálculos para obter o resultado de dois pontos para plotar no gráfico e observamos que certos pontos não seguiam uma reta retilínea e tivemos que fazer retas com graus diferentes para cada ponto, mais no final obtivemos um bom resultado. Nesse experimento adquirimos uma grande compreensão da importância de construir e manipular um gráfico e utilizar cálculos para encontrar seus pontos variados, com objetivo de apresentar resultado com clareza, para que o seu público alvo possa lê e entender o que está informando. O aprendizado ira se tornar bastante útil no decorrer da nossa vida acadêmica e ao passar da mesma em diante. 23 8.0 REFERÊNCIAS RIBEIRO, Amanda Gonçalves. "Como construir o gráfico de uma função?";Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/matematica/como-construir-grafico-uma- funcao.htm>. Acesso em 20 de setembro de 2016. http://fisica.ufpr.br/cf358/cons_an_graf_v12.pdf http://www.infoescola.com/estatistica/graficos/ http://www.ebah.com.br/ http://rede.novaescolaclube.org.br/planos-de-aula/introducao-ao-estudo-de-graficos http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/1663-8.pdf - ARTIGO https://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact =8&ved=0ahUKEwj38ui6zJ_PAhVMI5AKHUpTDlkQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fww w.reguaonline.com%2Fimagens-de- regua.html&bvm=bv.133387755,d.Y2I&psig=AFQjCNEGeIMsSjmmNJy9ZlXqtU- SDJ2evw&ust=1474517647821957 - IMAGEM REGUA https://encrypted- tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQtCU42Lm7h_zN4oQyte6tPSfdiThYRmtgGjcc TqYv4o6RMOprNIQ – CANETA
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