Relatorio Fisica Lei de Hooke

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Pará – Campus Salinópolis
Faculdade de Ciências
esther thamiris costa pontes
francynei Ferreira santa Brígida
josé rodrigues de souza chaves gonçalves
marcos vinicius de souza araujo
paulo Gerson da Cruz ferreira
sheilla christina da silva souza
relatório laboratório de física I
Salinópolis
2018
1 – Introdução
	A busca pela exatidão nas medidas do que se estuda e observa, levou o estudo matemático a elaboração da chamada teoria do erro. Teoria essa que dispõe de princípios de medição e de técnica em função do valor real ou teórico que certo material possui como suas dimensões. Esse conceito permite encontrar a medida de algo pela combinação de medidas observadas por repetidas vezes e por diferentes observadores e/ou instrumentos de medição. Ela sugere que a média aritmética da maior quantidade de registro de valores de certo corpo de prova, tende a se aproximar do real valor do objeto. Isso porque os materiais que constituem os objetos tendem a ter suas dimensões alteradas seja pela temperatura ambiente, pela própria diferença na superfície do corpo, pela perspectiva do observador e pela precisão do instrumento de medição.
	Assim é possível encontrar uma medida que melhor caracterize um objeto, dando valores consistentes e confiáveis de acordo com a quantidade de algarismos significativos em que se pretende ter como registro. Desta forma é correto afirmar que quanto maior a quantidade de números significativos em uma medida, melhor e maior é a precisão de certo material de observação. Algarismo significativo é um termo que basicamente informa a precisão de uma grandeza. Com isso observa-se que a teoria dos erros tem em seu corpo o conceito de algarismos significativos, orientando o estudo à boas práticas de medição e definição de uma medida.
	O trabalho foi desenvolvido usando três instrumentos de precisão, o primeiro foi paquímetro. Esse instrumento foi que foi criado por Pierre Vernier (1584 – 1683) no ano de 1631, para medir distâncias entre dois pontos opostos simétricos, e é usado para medir proporções interna e externas, serve também para medir a profundidade dos corpos de prova. O paquímetro que foi utilizado no laboratório é feito de aço, possuindo orelha fixa, orelha móvel, nônio ou vernier em polegadas, nônio ou vernier em milímetros, escala fixa em polegadas, escala fixa em milímetros e haste de profundidade. É um objeto que possui uma régua graduada com encosto fixo sobre a qual desliza um cursor, possui também dois bicos de medição um sendo ligado á escala e outro no cursor.
	Também foi usado micrometro, que é um instrumento que permite fazer medidas de até milésimos de milímetros e também é utilizado para medir diâmetro esférico. As partes desse material são denominadas de arco, isolante térmico, parafuso micrométrico, faces de medição, bainha, tambor, porca de ajustes, catraca e trava.
	Por fim também foi usada a balança digital, um equipamento que mede a massa, em quilogramas ou gramas, de um corpo de prova.
2 – Objetivos gerais
- Adquirir conhecimento a respeito do uso do paquímetro, do micrometro e da balança de precisão;
- Verificar os dados da altura e/ou espessura dos corpos de prova;
- Calcular a área, o volume e a densidade dos corpos de prova;
- Discutir sobre possíveis diferenças entre as medidas de cada objeto.
- Registrar as dimensões e as massas dos corpos de prova.
- Realizar o cálculo da média das medidas, da área, do volume e da densidade dos corpos de prova.
2.1 – Objetivos específicos
- Analisar a teoria do erro;
3 – Material
	Para o procedimento de laboratório foi usado um total de três corpos de prova descritos na figura 1. O primeiro, paralelepípedo, sendo composto de alumínio, com medidas retilíneas e seis faces, já o cilindro e a esfera constituídos de aço, materiais com medidas curvilíneas e arredondadas. 
Figura 1: a) Paralelepípedo b) Cilindro c) Esfera.
	Para a prática de medição foi usado três instrumentos de precisão denominados de paquímetro, micrometro e balança (figura 2).
Figura 2: a) Paquímetro b) Micrômetro c) Balança.
4 – Metodologia
	A metodologia de laboratório foi constituída no registro das medidas para cada corpo de prova, sendo que cada medida foi feita por um observador diferente, e por padrão num total de cinco vezes, pois pela teoria do erro, quanto mais aferições de medidas feitas, a medida observada tende a se encontrar com a medida real de um objeto estudado.
	Com o paquímetro foram coletados dados do comprimento, largura e altura do paralelepípedo (figura 3), e de altura e diâmetro do cilindro (figura 4). Esses corpos de prova foram encaixados entre os bicos móveis, bicos esses que representam as medidas fixa e móvel do instrumento, e posteriormente foi usado o parafuso de trava, para que o objeto não se movesse a fim de obter a medida exata apresentada, a partir de então foi feita a leitura em centímetros na escala fixa, e a em milímetros na escala móvel.
	Para a esfera foi usado o instrumento de medição chamado micrômetro, onde foi medido o diâmetro da esfera, acionando o tambor para haver espaço entre a ponta móvel e a bigorna, em seguida foi encaixado a esfera entre ambas as pontas, girando com cuidado e devagar o tambor com a escala móvel até as pontas tocarem o objeto, depois girou-se a catraca até ouvir um breve clique, testificando que a esfera encontrava-se encaixada e o mais alinhada possível (figura 5). Logo após foi acionada a trava para que o objeto ficasse fixo no micrômetro, e assim foram anotadas as medidas fixa e móvel (tambor), sendo a do tambor dividida por cem.
	Todos os objetos tiveram suas massas coletadas na balança digital, para cada corpo de prova foram feitas por padrão cinco medidas de massa, primeiro o paralelepípedo, segundo o cilindro e por último a esfera.
Figura 3: Paquímetro com medida de comprimento (a) e largura (b) do paralelepípedo. 
Figura 4: Paquímetro com medida de comprimento (a) e largura (b) do cilindro.
Figura 5: Micrômetro com medida do diâmetro da esfera.
5 – Fundamentação teórica.
	As medidas de grandezas físicas requerem um trabalho adequado (instrumentos calibrados e não danificados e observadores com conteúdo teórico e prático para registrarem com técnica adequada, as informações apresentadas pelos instrumentos), para que se possa encontrar ou ao menos se aproximar das medidas teóricas ou reais dos corpos de prova, que estão em estudo.
	Foi usado equações para determinar a soma, a média, a área, o volume, o raio (cilindro e esfera), e densidade dos materiais.
	Para o cálculo da soma de cada medida feita por cada observador foi usada a fórmula:
	Para o cálculo do valor médio das medidas feitas pelos observadores foi usada a fórmula:
	Para o cálculo do desvio padrão dos corpos foi usada a fórmula:
	
	Para o cálculo da área do paralelepípedo foi usada a fórmula:
Área do (A), Base(B), Área das Faces (A).
	Para o cálculo da área do cilindro foi usada a fórmula:
	Para o cálculo da área da esfera foi usada a fórmula:
	Para o cálculo do volume do paralelepípedo foi usada a fórmula:
Área da Base (AB), Altura(h).
	Para o cálculo do volume do cilindro foi usada a fórmula:
	Para o cálculo do volume da esfera foi usada a fórmula:
	Para o cálculo da densidade do paralelepípedo, do cilindro e da esfera foi usada a fórmula:
6 – Resultados
	Os resultados encontrados estão presentes nas tabelas 1, 2, e 3, sendo do paralelepípedo, cilindro e esfera, respectivamente.
Tabela 1: Medidas e equações do paralelepípedo.
	Paralelepípedo
	Medidas (Paquímetro)
	Comprimento (cm)
	Largura (cm)
	Altura (cm)
	Massa (g)
	Medida 1
	5,01
	1,93
	1,93
	50,24
	Medida 2
	5,01
	1,94
	1,94
	50,22
	Medida 3
	5,01
	1,93
	1,93
	50,19
	Medida 4
	5,01
	1,93
	1,93
	50,20
	Medida 5
	5,02
	1,93
	1,93
	50,21
	Média
	5,01
	1,93
	1,93
	50,21
	Área média- m²
	46,13
	Volumemédio (cm³)
	18,66
	Densidade do Alumínio (2,70 g/cm³)
	2,69
	Desvio médio absoluto
	0,00
	0,000
	0,000
	0,000
Tabela 2: Medidas e equações do cilindro.
	Cilindro
	Medidas (Paquímetro)
	Altura (cm)
	Largura/Diâmetro (cm)
	Raio (cm)
	Massa (g)
	Medida 1 Marcos
	5,00
	1,91
	0,96
	111,77
	Medida 2
	5,00
	1,80
	0,90
	111,71
	Medida 3
	5,00
	1,91
	0,96
	111,70
	Medida 4
	5,00
	1,91
	0,96
	111,72
	Medida 5
	5,00
	1,91
	0,96
	111,69
	Média
	5,00
	1,91
	0,96
	111,71
	Área da base
	2,86
	Área da lateral
	31,40
	Área total
	35,71
	Volume
	14,32
	Densidade do aço (7,70g/cm³)
	7,80
	Desvio médio absoluto
	0,00
	0,00
	0,00
	0,01
Tabela 3: Medidas e equações da esfera.
	Esfera
	Medidas (Micrometro)
	Diâmetro (mm)
	Raio (mm)
	Massa (g)
	Medida 1
	17,92
	8,96
	21,53
	Medida 2
	17,93
	8,96
	21,60
	Medida 3
	17,92
	8,96
	21,59
	Medida 4
	17,92
	8,96
	21,58
	Medida 5
	17,93
	8,97
	21,59
	Média
	17,92
	8,96
	21,59
	Área (4x3,14xRaio²)
	1008,34
	Volume (4/3x3,14xRaio³)
	3011,57
	Densidade do Aço (7,70g/cm³ (Massa/Volume).
	7,16
	Desvio médio absoluto
	0,00
	0,00
	0,01
6 – Conclusão
	Como conclusão obteve-se que a comparação do valor da densidade encontrada (%Experimental) para com a densidade da literatura (%Teórico) foi possível calcular o percentual de diferença em relação ao resultado obtido na experiência. O erro percentual para todos os três corpos de prova ficaram abaixo de 10%. Assim a prática laboratorial atendeu aos pré-requisitos tanto quanto ao percentual de erro quanto a prática da teoria dos erros.
	
	% Teórica
	% Experimental
	% Erro
	Densidade do alumínio 2,70 g/cm³ - Paralelepípedo.
	2,70
	2,69
	0,37
	Densidade do aço 7,86 g/cm³ - Cilindro.
	7,86
	7,80
	0,77
	Densidade do aço 7,86 g/cm³ - Esfera.
	7,86
	7,16
	9,78
Referências:
Apostila do Laboratório de Física I (Experiência n°01): Teoria dos erros, usando o paquímetro.