Dispositivos não ôhmicos

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS - CAMPUS IV
 ENGENHARIA DE MINAS / ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DISPOSITIVOS NÃO-ÔHMICOS
Autores:	Daiane Pereira Campos
 	Euzébio Malkut
 	Geovanna Paiva
 	Reinaldo Antunes
Araxá/MG
2019
Sumário
1.	INTRODUÇÃO	3
2.	OBJETIVOS	6
3.	PARTE EXPERIMENTAL E DISCUSSÕES	6
4.	CONCLUSÃO	10
5.	REFERÊNCIAS	11
6.	ANEXO	12
	
		
1. INTRODUÇÃO
O objeto fundamental de estudo da Mecânica Clássica é o movimento que pode ser definido como a variação, em função do tempo, da posição de um corpo em relação a outro corpo que serve de referência. Nesse contexto, em particular, a cinemática é a parte da mecânica que estuda e descreve os movimentos de um corpo qualquer, sem se preocupar com as suas causas.
Outro conceito intrínseco ao movimento e que depende do referencial adotado é o de trajetória, ou seja, o caminho percorrido por um corpo durante sucessivos instantes de tempo (HALLIDAY).
O movimento em que um corpo ou ponto material se desloca apenas em trajetórias retas, com a velocidade se mantendo constante ou variando apenas em módulo é chamado Movimento Retilíneo. 
Assim, uma vez que a mudança de posição pode ser efetuada de diferentes maneiras, caracteriza-se para tal um determinado tipo de movimento. Em um movimento retilíneo uniforme (M.R.U) a velocidade é constante no decorrer do tempo e, portanto, a aceleração é nula. Já no movimento retilíneo uniformemente variado (M.R.U.V) a velocidade é variável e por conseguinte, tem-se aceleração que é constante (UFRS).
Na presente prática experimental será realizada a análise de um corpo, que neste caso é um carrinho, sob a superfície de um trilho, observando-se o tempo, as distâncias e a velocidade média do movimento.
Através dos dados obtidos no experimento e manipulações matemáticas será possível determinar a margem de erro em cada caso e representar graficamente. A partir dos gráficos, obteve-se uma relação linear, representada pela reta cuja expressão pode ser observada na Eq. (1):
𝑦 = 𝐴𝑥 + B (Eq.1)
X e y são as quantidades medidas e A e B são constantes que dependem do fenômeno físico sob investigação, chamadas respectivamente de coeficiente angular e coeficiente linear da reta. Dessa maneira, a ideia das técnicas de ajuste linear aos dados experimentais é encontrar os coeficientes A e B que melhor representam a relação entre as grandezas x e y dentro da incerteza (UFPE).
 Para obter os resultados matemáticos serão utilizados os seguintes conceitos e fórmulas:
O tempo médio e o tempo médio ao quadrado, ao fim do experimento, serão calculados através das medidas do sensor. 
 (Eq.2) (Eq.3)
Onde:
 : medidas do sensor (t em segundos);
: quantidade de medidas realizadas (no caso do presente experimento foram três).
A rapidez com que a velocidade varia denomina-se aceleração. A aceleração escalar média de um corpo, entre os instantes e , é definida como:
 (Eq.4)
Onde:
 Δ𝑣: () é a variação da velocidade do corpo; 
 Δ𝑡: ( ) é a variação do tempo correspondente.
No movimento uniformemente variado, onde a aceleração escalar é uma constante e diferente de zero e a velocidade varia uniformemente com o tempo. A posição em função do tempo dos movimentos é expressa pela função horária:
 (Eq.5)
Onde:
: posição do móvel no instante t;
: posição no tempo =0;
: velocidade inicial =0;
: aceleração do movimento.
Quando a velocidade é em função do deslocamento, o movimento acelerado pode ser representado pela Equação de Torricelli, na qual o tempo não é necessário, porém, quando a posição não precisa ser informada utiliza-se a velocidade em função do tempo.
 (Eq.6)
Onde: 
 velocidade;
: velocidade inicial =0;
: aceleração do movimento;
 tempo.
Para calcular a margem de erro entre as acelerações em cada será utilizada a fórmula do desvio padrão, que se trata de uma medida capaz de gerar uma ideia da dispersão de uma distribuição de dados. Será dada a partir da seguinte fórmula:
 (Eq.7)
Onde:
 somatório;
 valor do conjunto de dados;
 média do conjunto de dados;
 número de dados da população.
.
2. OBJETIVOS
· Observar o comportamento de um LED em polarização direta e reversa e levantar sua curva característica I x V;
· Observar o comportamento de uma lâmpada de filamento e levantar sua curva característica I x V.
3. PARTE EXPERIMENTAL E DISCUSSÕES
3.1 Materiais
· Uma fonte de tensão CC (0 a 25V);
· Dois multímetros digitais;
· Cabos de ligação;
· Um LED;
· Um resistor de 220Ω;
· Uma lâmpada de filamento.
3.2 Metodologia
3.2.1 Parte 1 – Diodo emissor de luz
· Montou-se o circuito, conforme figura 1, com o voltímetro sobre a fonte de alimentação;
· Ajustou-se a tensão da fonte para 5V (Voltz) ; 
· Observou a leitura do amperímetro e a luminosidade do LED;
· Inverteu-se o LED no circuito e identificou-se quais são as posições para polarização direta e reversa.
· Calculou-se a corrente no circuito, para valores previamente estipulados e comparou-se com o valor medido para a polarização direta;
· Ajustou-se a fonte para a menor tensão e conectou-se o voltímetro aos terminais do LED;
· Variou-se lentamente a tensão na fonte até que a tensão sobre o LED fosse de 1,3V (Voltz);
· Registrou-se todos os valores de tensão V e corrente I, de modo que os pontos para correntes ficassem abaixo de 10mA (Miliampere).
Figura 1. Circuito para obtenção da curva característica do diodo
3.2.2 Parte 2 – Lâmpada de filamento
· Determinou-se a resistência do filamento à temperatura ambiente () da lâmpada e sua respectiva incerteza, utilizando o multímetro;
· Montou-se o circuito, conforme figura 2, usando um resistor de 220Ω;
· Mediu-se os valores de corrente, até 10mA e tensão aplicada a lâmpada;
· Retirou-se o resistor de 220Ω e mediu-se as correntes maior que 10mA, lembrando-se sempre de não ultrapassar a tensão máxima da lâmpada.
Figura 2. Circuito para obtenção da curva característica da lâmpada de filamento
Observações: 
· Para correntes suficientemente baixas praticamente não há aquecimento do filamento de nessas condições pode-se esperar que a lâmpada se comporte como um resistor ôhmico.
· Para correntes e tensões elevadas, devido ao grande aumento da temperatura, a resistência da lâmpada deve ter um comportamento não ôhmico.
3.3 Resultados
Após o experimento realizou-se 
E gerou-se como resultados os dados a seguir:
 Tabela 1. 
	Tensão da fonte (V)
	Tensão no diodo (V)
	Corrente (Miliampere)
	0,00
	0,00
	0,00
	1,50
	1,55
	0,00
	1,60
	1,62
	0,02
	1,70
	1,73
	0,25
	1,80
	1,76
	0,47
	1,90
	1,78
	0,68
	2,00
	1,81
	1,47
	2,10
	1,82
	1,92
	2,20
	1,84
	2,53
	2,30
	1,85
	3,17
	3,50
	1,92
	7,62
	4,00
	1,93
	9,70
	4,50
	1,95
	11,92
	5,00
	1,97
	14,34
Parte 2
Tabela 2.
	Até 10mA
	Tensão da fonte (V)
	Tensão no diodo (Milivolt)
	Corrente (Miliampere)
	0,00
	0,00
	0,00
	0,30
	1,55
	0,00
	0,60
	1,62
	0,02
	0,90
	1,73
	0,25
	1,20
	1,76
	0,47
	1,50
	1,78
	0,68
	1,80
	1,81
	1,47
	2,10
	1,82
	1,92
	2,40
	1,84
	2,53
Tabela 2
	Tensão da fonte (Volt)
	Tensão no diodo (Volt)
	Corrente (Miliampere)
	0,00
	76,00
	10,14
	1,50
	1,15
	58,00
	3,00
	2,50
	83,50
	4,50
	3,89
	105,50
	6,00
	5,27
	125,00
	7,50
	6,63
	142,60
	9,00
	8,12
	160,00
	10,50
	9,39
	173,90
	12,00
	10,90
	189,40
	
Utilizando-se dos valores da tabela 1, construiu-se dois gráficos, um relacionando a variação de posição(m) com intervalo de tempo médio(s), a fim de verificar sua margem de erro e sua forma e outro, linearizado, relacionando a variação de posição(m) com o tempo médio²(s²) e seus respectivos ajustes lineares. Para identificar a margem de erro da aceleração em cada caso calculou-se o desvio padrão e obteve-se os seguintes resultados:
	
8
 
	
10
 
4. CONCLUSÃO 
	No presente experimento, foi abordado o Movimento Uniformemente Variado (MUV) e através dos resultados da tabela 1 inferiu-se que a velocidade obtida em cada experimento não permaneceu constante, posto que em todos os casos as acelerações se mantiveramentre 1,829 𝑚/𝑠² e 1,923 𝑚/𝑠², sendo relativamente parecidas. No que tange à velocidade, verificou-se por meio dos testes que a velocidade cresceu de forma linear com o decorrer do tempo.
Com a analise do gráfico 1, que relaciona deslocamento vs intervalo de tempo, e o resultado do desvio padrão verificou-se que a margem de erro entre as acelerações foi relativamente pequena, gerando um desvio de , ou seja, os dados tendem estar mais concentrados em torno da média. Além disso, no gráfico foi realizado o ajuste linear, foi possível verificar seu R², que se trata de um indicador utilizado para medir a qualidade do ajustamento de uma linha de regressão e por fim verificar que não obteve-se uma reta através dos pontos e sim uma parábola.
Por meio da linearização no gráfico 2, que relacionou deslocamento vs intervalo de tempo ao quadrado. O mesmo possibilitou a análise dos coeficientes do seu ajuste linear, onde A = 0,910 +/- 0,004 é o coeficiente angular e B = 0,004 +/- 0,002 é o coeficiente linear da reta. Em posse destes coeficientes, chegou-se à conclusão de que o valor do coeficiente linear corresponde ao valor da posição inicial (0,230 m), enquanto o valor do coeficiente angular exprime a metade do valor da aceleração média (1,855 𝑚/𝑠²). A partir destas informações definiu-se a equação horária do movimento do carrinho: 
𝑋 = (0,910).𝑡² + 0,230
		
5. REFERÊNCIAS 
RESNICK, R.; HALLIDAY, D.; WALDER, J. Fundamentos de Física: mecânica.8.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. v.1 e 3.
Um estudo de Cinemática. Notas de aula, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul. Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/cinematica/IGCin_texto.pdf >. Acesso em: 17 de abril 2019.
Apostila 3: Métodos gráficos. Nota de aula, Instituto de Física, Universidade Federal de Pernambuco. Disponível em:<http://fep.if.usp.br/~villar/fisexp1/fisexp1_apostila3.pdf> Acesso em: 18 de abril 2019. 
6. ANEXO