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FÍSICA EXPERIMENTAL 1 ENGENHARIA CIVIL LILIANE CARLA QUIRINO COUTINHO PRÁTICA 1- MEDIDAS E INCERTEZAS CURVELO 2018 OBJETIVOS Os objetivos deste experimento são: ❏ Aprender a utilizar os equipamentos micrômetro, paquímetro e régua centimetrada com suas devidas incertezas; ❏ Aplicar a propagação de incerteza; ❏ Realizar tratamento dos dados obtidos; ❏ Calcular o volume dos objetos utilizados na experiência (esfera, paralelepípedo e cilindro com furo); ❏ Explorar o efeito da repetição de medições no valor da grandeza observada e calcular desvio padrão e tempo de reação. RESULTADOS E DISCUSSÃO A tabela abaixo mostra as medições com o auxílio do micrômetro: Diâmetro Incerteza Esfera 1 16,74 mm ± 0,01 mm Esfera 2 11,34 mm ± 0,01 mm A tabela abaixo mostra as medições com o auxílio do paquímetro: Dimensões do aro Incerteza Diâmetro interno 44,25 mm ± 0,05 mm Diâmetro externo 50,65 mm ± 0,05 mm Altura 20,01 mm ± 0,05 mm A tabela abaixo mostra as medições para as 5 folhas de papel A4: Medidas Incerteza Espessura das folhas de papel 0,70 mm ± 0,01 mm Largura da folha de papel 21,20 cm ± 0,05 cm Comprimento da folha de papel 29,70 cm ± 0,05 cm A tabela abaixo mostra os dados do experimento da régua centimetrada na vertical repetido 5 vezes: Medida (posição)yΔ (posiçãoy< Δ > média) < y Δy| Δ > − | Posição média com o desvio padrão 1 14 13,8 cm 0,2 cm (14 ± 6) cm 2 11 2,8 cm 3 19 5,2 cm 4 6 7,8 cm 5 19 5,2 cm Cálculos Para o cálculo do volume da esfera 1 com sua devida incerteza utilizamos a equação de propagação de erro (1) e volume da esfera (2), imagens abaixo. (1) (2) (y) σ (x ) σ c 2 = ∑ N i=1 ( ∂f∂xi) 2 2 i Resultado = ( 2,460 ± 0,004 ) 10⁻⁶ m³× Para o cálculo do volume da esfera 2 com sua devida incerteza utilizamos a equação (1) e a equação (2). Resultado = ( 7,64 ± 0,02 ) 10⁻7 m³× Para o cálculo do volume da pilha de papel com sua devida incerteza utilizamos a equação (1) e volume de um paralelepípedo regular, , onde é a altura, a largura V = a × l × c a l e o comprimento.c Resultado = ( 4,41 ± 0,06 ) 10−5 m³× Para o cálculo do volume do aro com sua devida incerteza utilizamos a equação (1) e volume do cilindro (3). (3) Resultado = ( 9,6 ± 0,1 ) 10−6 m³× Para determinar a posição média do experimento com a régua em queda livre, utilizamos: = 13,8 cmy Δ = 5 14+11+19+6+19 Para obter os desvio padrão utilizamos a equação: = 5,540 cm σ = √ (x )1(n − 1) ∑Ni=1 i − < x > 2 Resultado = ( 14 ± 6 ) cm Para determinar o tempo de reação utilizamos a equação: , como a régua está em queda livre sabemos que, = 0, e y v t Δ = o + 2 gt2 vo tomamos a direção para baixo como positiva. Resultado = 0,1678 s Um memorial de cálculo, foi anexado ao final deste relatório, constando os cálculos realizados para a obtenção dos resultados. No experimento realizado houve dificuldade de encontrar o centro da esfera e posicioná la corretamente no instrumento utilizado (micrômetro), esse fato pode ter ocasionado uma maior incerteza no resultado obtido somado com a inexperiência na leitura do aparelho. No experimento realizado com a régua centimetrada por ter sido realizado 5 vezes o resultado se aproximará mais do valor verdadeiro da grandeza, pois quanto mais vezes for realizado o experimento mais exatidão terá os resultados. Os dados obtidos com a experiência não são cem por cento confiáveis, uma vez que sempre haverá uma incerteza em relação ao resultado encontrado. Embora pareça simples o ato de medir envolve diversas condições que leva os resultados ao erro, como a qualidade do instrumento utilizado, erro no manuseio do aparelho pela inexperiência do experimentador, precisão dos instrumentos, erros nas leituras de dados. Os resultados encontrados com as experiências foram satisfatórios, pois com os cálculos realizados obteve se uma maior segurança em relação aos resultados. CONCLUSÃO Nessa prática iniciamos os conceitos básicos de física experimental que são as medidas e incertezas, que auxiliam na obtenção de resultados com maior precisão. Quando realizamos uma medição de algum objeto nunca teremos sua medida exata, só teremos precisão até certo ponto depois teremos uma incerteza. Durante as leituras dos aparelhos micrômetro e paquímetro houve dificuldades do grupo por falta de experiência com os equipamentos, a Professora Marielle auxiliou, explicou e sanou todas as dúvidas. Pode se afirmar que o micrômetro é o melhor instrumento quando se trata de precisão, pois sua margem de erro é muito pequena. No entanto a régua centimetrada é a pior quando se trata de precisão. No decorrer do período haverá uma maior facilidade no manuseio dos aparelhos, fazendo assim os erros acidentais, que são causados pelo instrumentador, diminuírem. Contudo, a prática realizada foi muito relevante para o aprendizado e estudo das Medidas Físicas, sendo um conhecimento adicional e significativo para ser utilizado principalmente quando lidamos com experimentos físicos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J. Fundamentos de Física.4 ed. v. I. Rio de Janeiro: LTC, 1995 ,330p. http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAO0YAK/medidas-precisao?part=2 http://www.fisicacomcarlos.xpg.com.br/arquivos/nassau/2014.2/slides/01.ErroseMedidas.pdf https://www.infoescola.com/matematica/algarismos-significativos-algarismos-duvidosos/ http://efisica.if.usp.br/mecanica/universitario/incertezas/propagacao/
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