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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOINSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ- CAMPUS PARNAÍBA Medição de Figuras Planas e Objetos Tridimensionais Aluno: Thaynara Brena Menezes de Araújo Parnaíba Janeiro/ 2016 1 Thaynara Brena Menezes de Araújo Medição de Figuras Planas e Objetos Tridimensionais Trabalho apresentado a disciplina de Física básica Experimental de licenciatura e Física do Instituto Federal de educação e ciência e tecnologia do Piauí – campus Parnaíba, como requisito de nota, sob orientação do professor Jeová Calisto. Parnaíba Janeiro/ 2016 2 SUMÁRIO RESUMO 4 INTRODUÇÃO 4 OBJETIVOS 6 MATERIAIS NECESSÁRIOS 6 MÉTODOS 7 RESULTADOS EXPERIMENTAIS 7 CONCLUSÕES 10 REFERENCIAS 11 3 RESUMO Neste experimento, realizado no Laboratório de Física do Campus Parnaíba, foi utilizado régua e paquímetro para análise de dimensões de figuras planas (quadrado, losango e círculo) e objetos tridimensionais (corpo de prova cilíndrico, esfera e anel de prova metálico). Com os resultados, foi calculada a área das figuras planas, área da base de corpo de prova cilíndrico, volume de esfera e de anel metálico. INTRODUÇÃO O estudo da área de figuras planas está ligado aos conceitos relacionados à Geometria Euclidiana, que surgiu na Grécia antiga embasada no estudo do ponto, da reta e do plano. No mundo em que vivemos, existem inúmeras formas planas existentes, que são construídas a partir dos elementos básicos citados anteriormente. Desde a antiguidade, o homem necessitou determinar a medida da superfície de áreas, com o objetivo voltado para a plantação e a construção de moradias. Área ou superfície de uma figura plana tem a ver com o conceito (primitivo) de sua extensão (bidimensional). Usamos a área do quadrado de lado unitário como referência de unidade de área, chamando de metro quadrado (m²) sua unidade de medida principal. As formas tridimensionais são aquelas que têm três dimensões - comprimento, largura e altura. Elas se distinguem das formas bidimensionais. Cubos, pirâmides, paralelepípedos, cones, cilindros, esferas são formas tridimensionais, enquanto quadrados, triângulos, retângulos, círculos são formas bidimensionais. Especificamente neste relatório foram trabalhados com corpos redondos na parte de objetos tridimensionais, que são formas limitados por uma superfície arredondada (como a esfera) e os que são limitados por superfícies arredondadas e planas (como o cone e o cilindro). Toda a medida experimental fornece informação limitada e nenhum processo de medição é completamente confiável. Por isso devemos levar em consideração a Incerteza e os algarismos significativos,não podendo expressar/registrar os resultados da nossa medição de qualquer maneira, sendo necessário deixar indicado (para referência futura) o ponto até o qual se pode confiar no resultado 4 obtido. Então considerou-se importante criar uma grandeza a partir do qual seja possível avaliar quantitativamente a confiança que se pode ter no resultado de uma medição. Hoje em dia, o nome adotado para essa grandeza é incerteza. Quanto maior for a incerteza de uma medição, menos confiável a medição é. O cálculo de área e volume de figuras planas e objetos tridimensionais neste trabalho foi feito utilizando as seguintes fórmulas: Cálculo da área de Quadrado: A = L x L = L² A: área L: medida do lado do quadrado Cálculo da área de Losango: A = ( D * d ) / 2 A: área D: Diagonal maior d: diagonal menor Cálculo da área do círculo: A = π * r² R: raio π: 3,14 ( aproximadamente ) Cálculo de área de base do cilindro: Sb = π * r² Sb: área da base R: raio da base circular Volume do cilindro: V = Sb * h V: volume do cilindro H: altura Volume da esfera: 5 V = (4 /3) * π * r³ V: Volume da esfera R: raio da esfera Volume do anel: Vanel = Vmaior – Vmenor Vmaior = h * (Øe / 2)² * π Vmenor = h * (Øi / 2)² * π Øe: diâmetro externo Øi: diâmetro interno OBJETIVOS Reconhecer as figuras geométricas e suas dimensões quanto a extensão bidimensional e tridimensional. Executar medições de objetos com paquímetro; Efetuar cálculos de áreas e volumes com os dados obtidos das medidas de figuras planas e objetos tridimensionais. MATERIAIS NECESSARIOS Os seguintes materiais são necessários para execução desta prática: 01 régua milimetrada; 01 paquímetro; 01 figura plana em forma de quadrado; 01 figura plana em forma de losango; 01 figura plana em forma de círculo; 01 corpo de prova cilíndrico; 01 esfera; 01 anel metálico; 6 MÉTODOS Para realizar o experimento, nas medições das figuras planas foram feitas posicionando-se a régua sobre as arestas das imagens e verificando o resultado apresentado na escala milimetrada da régua com valores organizados na tabela 1. As medições em objetos tridimensionais foram feitas utilizando o paquímetro. As medidas da esfera, da altura e do diâmetro do objeto cilíndrico e do anel (neste caso o diâmetro externo), foram feitas utilizando a orelha para medidas externas do paquímetro. A medição do diâmetro interno do anel foi feita utilizando a orelha superior do paquímetro para medidas internas. Os valores obtidos nessas medições foram organizados na tabela 2. RESULTADOS EXPERIMENTAIS Como resultado das medições efetuadas obtivemos os seguintes valores: Tabela 1: Valores obtidos na medição de figuras planas. Figuras Planas Quadrado Circulo Losangulo Lado (L) 2,1 cm Raio (R) 1 cm Diagonal Maior (D) 2,5 cm Área (A= LxL) 4,41 cm² Área (A= πR²) 3,14 cm² Diagonal Menor (d) 1,6 cm Área [A= (D x d )/2] 2 cm² Com base nas medições realizadas no laboratório com régua milimetrada foi possui calcular as áreas das figuras planas. No quadrado, por exemplo, possui quatro lados com a mesma medida e também quatro ângulos retos, assim para redescobrimos sua área basa medirmos um de seus lados. No circulo, no entanto, é um conjunto dos pontos internos numa circunferência, e para obtermos sua área basta medir o seu raio, que é metade do diâmetro. Por fim, no losangolo, tem todos os quatro lados congruentes e suas diagonais formam um ângulo de 90º, e diferente das 7 figuras anteriores que precisávamos apenas de uma medida para obter a área, no losangolo é necessário duas:A diagonal maior e a menor. Medições em objetos Tridimensionais Como resultado das medições efetuadas obtivemos os seguintes valores: Tabela 2: Valores obtidos na medição de Objetos Tridimensionais Objetos Tridimensionais Anel Metálico Cilindro Esfera Diâmetro Externo (D) 50,45 mm Altura (h) 20 mm Raio (r) 12,62 mm Diâmetro Interno (d) 47,9 mm Raio da base (r) 1962,5 mm² Volume V=(4 /3)* π* r³ 8.414,85mm² Altura (h) 20,10 mm Área da base (S=π r²) 1962,5 mm² Área circular maior (A'=πR²) 1997,98 mm² Volume ( V= S.h) 39250 mm² Área circular menor (A”= πr²) 1801,11 mm² Volume I ( V'=A'h) 40159,40 mm² Volume II(V''=A''h) 36202,31 mm² Volumetotal (V=V'-V'') 3957 mm² Com base nas medições realizadas no laboratório com o paquímetro, foi possível calcular as áreas e volumes dos objetos tridimensionais. No Anel Metálico, por exemplo, pode ser calculado a área através da diferença entre as áreas totais das duas circunferências, isto é, para calcular foi necessário o raio do circulo maior e o raio do circulo menor. No cilindro, chamamos de cilindros os sólidos geométricos que possuem um corpo alongado e com aspecto arredondado, com o mesmo 8 diâmetro em seu comprimento e com duas bases circulares em suas extremidades. Para encontrar a área total, é preciso ter em mãos a área da base e a área lateral e o volume é preciso multiplicar a área da base pela altura do cilindro, então, precisamos apenas do diâmetro externo, do interno e da altura para chegarmos os resultados de área e volume. Por fim,a esfera é um objeto tridimensional perfeitamente simétrico, onde é necessário apenas o raio para calcular, tanto a área quanto o volume. 9 CONCLUSÕES Nos experimentos realizados pode-se fazer a familiarização com instrumentos de medidas como régua e paquímetro e reconhecer qual fornece melhor precisão. bem como a aplicação prática dos conceitos de algarismos significativos e aproximações. Considera-se o experimento bem sucedido uma vez que consegui-se utilizar os equipamentos de medição e efetuar todas as medidas necessárias, bem como efetuar os cálculos de áreas e volumes com os valores obtidos conforme solicitado. 10 REFERENCIAS http://www.pead.faced.ufrgs.br/sites/publico/eixo4/matematica/espaco_forma/figuras _tridimensionais/figuras_tridimensionais.htm http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/matematica/areas-figuras-planas.htm http://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/areas-das-figuras-planas-geometria- basica/ http://www.if.ufrgs.br/fis1258/index_arquivos/TXT_03.pdf http://portalbrasil10.com.br/ 11
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