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INSTITUTO FEDERAL DE SÃO PAULO – CAMPUS SUZANO TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS Caroline de Oliveira de Ricci Evellyn Milena Soares Pereira Joyce Ariane Borges da Silva Marina Geovana Vitoratto Mayara Sobral da Silva VALOR DE π ATRIBUIDO A OBJETOS Suzano 27de março de 2018 INSTITUTO FEDERAL DE SÃO PAULO – CAMPUS SUZANO TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS Caroline de Oliveira de Ricci Evellyn Milena Soares Pereira Joyce Ariane Borges da Silva Marina Geovana Vitoratto Mayara Sobral da Silva VALOR DE π ATRIBUIDO A OBJETOS Relatório de aula prática apresentado ao Instituto Federal de São Paulo – Campus Suzano, como requisito à disciplina de Física do curso de Processos Químicos - 1º Semestre. Professor e orientador: Adriel. Suzano 27 de março de 2018 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 3 2 OBJETIVOS .................................................................................................... 4 3 TEORIA ........................................................................................................... 5 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS .......................................................... 6 4.1 Materiais ................................................................................................................................ 6 4.2 Métodos ................................................................................................................................. 6 4.2.1 Encontrar o diâmetro e perímetro de uma bola de golfe e 4 tampas quaisquer, com finalidade de obter o valor de π. .......................................................... 6 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................... 7 5.1 Resultados ............................................................................................................................ 7 5.1.1 Diâmetro e perímetro de uma bola de golfe e 3 tampas quaisquer de diferentes tamanhos ........................................................................................................... 7 5.2 Discussões dos resultados ............................................................................................... 12 6 CONCLUSÃO ............................................................................................... 14 7 REFERÊNCIAS ............................................................................................. 15 3 1 INTRODUÇÃO O paquímetro é um instrumento de medida com uma precisão melhor, quando comparado com uma régua, por exemplo. Isso se dá por possuir duas escalas, uma escala fixa e outra escala móvel (nônio). O nônio representa as subdivisões da menor graduação apresentada na escala fixa. Sendo assim, pode-se dizer que o paquímetro aumenta a precisão de sua medida, em até uma casa decimal a mais que a régua. Por meio desse instrumento, é possível medir o diâmetro de determinados objetos. 4 2 OBJETIVOS Manusear o paquímetro e realizar a leitura das medidas do diâmetro e medir o perímetro de cada objeto, afim dos cálculos serem aproximadamente o valor de pi (π). 5 3 TEORIA Todas as medidas serão realizadas pela propagação de incertezas do primeiro número depois da vírgula, com base de análise de cinco objetos de circunferência e tamanhos diferentes. Os equipamentos/ferramentas se destina a medição externa para cinco objetos, tais como realizar três vezes cada, para uma precisão dos cálculos. A utilização do paquímetro universal para as medições externas a fim de se ter o nº em centímetros fazendo com que deslize o curso até que a peça fique firme. Os objetos medidos para se obter o perímetro terá a utilização de um barbante e uma régua milimétrica. A partir do comprimento externo dos cinco objetos obtêm-se o nº em centímetros. Todos os resultados obtidos devem ser expressamente anotados na tabela para realização das etapas seguintes. O experimento deve expressar e determinar as grandezas físicas durante a execução, e a partir destes resultados será feito cálculos físico-matemáticos através da constante Pi (π) 3,14. Para o gráfico os cálculos de P= 2πr e P=Dπ devem obter, π = Y/X sendo π = P/D. O desenho deverá ser expressamente visível e de fácil leitura contendo os eixos Y e X que comecem do zero e tenha as escalas iguais para as duas vertes. Para o gráfico ainda todas as medidas anotadas o cálculo do coeficiente angular deverá ser feita a partir da tangente e se aproximar ao máximo da constante numérica do Pi (π) 3,14. O relatório deve seguir as etapas com o fundamento de melhor proveito do experimento. Após todos os procedimentos realizados dos experimentos algumas questões devem ser contestadas para melhor compreensão dos métodos utilizados. 6 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 4.1 Materiais Nesse experimento foram utilizados: Paquímetro Universal n° 70410, Paquímetro Universal n° 70401, Paquímetro Universal n° 70407, 1 régua de ferro de 300mm com precisão de uma casa decimal, uma bola de golfe e 4 tampas quaisquer. 4.2 Métodos 4.2.1 Encontrar o diâmetro e perímetro de uma bola de golfe e 4 tampas quaisquer, com finalidade de obter o valor de π. Para determinar a medida do diâmetro de cada tampa foram utilizados dois paquímetros diferentes, já para bola de ping-pong usou-se somente um, fixou- os nas extremidades de cada objeto de maneira segura para que não houvesse movimentos. Após fixar os objetos se fez a leitura onde foi possível verificar o diâmetro de cada um deles. Em seguida foi realizado a determinação do perímetro, para isso utilizou-se um barbante, colocando o mesmo em volta de cada objeto e utilizando a régua para determinação do tamanho do barbante na volta do objeto. Com isso foi realizado a leitura do perímetro cada um. Esses dois procedimentos foram realizados duas vezes para cada objeto, com exceção a bola de golfe que foi realizado três leituras para os procedimentos. Em seguida foi tirada uma média do perímetro e do diâmetro de cada objeto para construir um gráfico e efetuar o cálculo para encontrar o valor de π dos mesmos. 7 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 Resultados 5.1.1 Diâmetro e perímetro de uma bola de golfe e 3 tampas quaisquer de diferentes tamanhos A partir do procedimento 4.2.1 foram obtidos os resultados expressos nas tabelas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 e no gráfico 1. Objeto 1: Bola de golfe Diâmetro (cm) Perímetro (cm) 4,2 13,6 4,03 13,8 4,26 13,8 Tabela 1: valores do diâmetro e perímetro encontrados na bola de golfe Com os valores encontrados na tabela 1, calculou-se a média do mesmo, conforme dados abaixo: Onde: Representa a média. ∑ Representa somatória Xi Representa os números aos quais serão somados n Representa a quantidade que será dividida, ou seja, como obtivemos 3 valores na tabela 1 iremos dividir por 3. 8 Logo então, temos para Tabela 1 a média: Média do Diâmetro = 4,2 + 4,03 + 4,26 3 = 4,16 Média do Perímetro = 13,6 � 13,8 � 13,8 3 = 13,73 Objeto 2: Tampa 3 Diâmetro (cm) Perímetro (cm) 8,57 27,30 8,50 27,10 Tabela 2: valores do diâmetro e perímetro encontrados na tampa 3 Média do Diâmetro = 8,57 + 8,50 2 = 8,53 Média do Perímetro = 27,30 � 27,10 2 = 27,2 Objeto 3: Tampa 11 Diâmetro (cm) Perímetro (cm) 5,50 18,6 5,70 18,4 Tabela 3: valores do diâmetro e perímetro encontrados na tampa 11 Média do Diâmetro = 5,50 + 5,70 2 = 5,6 Média do Perímetro= 18,6 � 18,4 2 = 18,5 9 Objeto 4: Tampa 90 Diâmetro (cm) Perímetro (cm) 5,20 16,9 5,27 16,1 Tabela 4: valores do diâmetro e perímetro encontrados na tampa 90 Média do Diâmetro = 5,20 + 5,27 2 = 5,23 Média do Perímetro = 16,9 � 16,1 2 = 16,5 Objeto 5: Tampa amarela Diâmetro (cm) Perímetro (cm) 3,90 13,3 4,00 12,5 Tabela 5: valores do diâmetro e perímetro encontrados na tampa amarela Média do Diâmetro = 3,90 + 4,00 2 = 3,95 Média do Perímetro = 13,3 � 12,5 2 = 12,9 Com as médias calculadas, temos os seguintes valores para diâmetro e perímetro: 10 Média Final Objeto Média Ø Média Perímetro Bolinha de golfe 4,16 13,73 Tampa 3 8,53 27,2 Tampa 11 5,6 18,5 Tampa 90 5,23 16,5 Tampa amarela 3,95 12,8 Tabela 6: Média final dos objetos Com as médias calculadas, pode-se então montar o gráfico, pontos das médias representados conforme “Gráfico 1”. Gráfico 1: Perímetro x Diâmetro 11 Com a representação dos pontos médios no gráfico, escolhemos dois pontos quaisquer para determinação do coeficiente angular. Para o cálculo utilizou a formula: ∆ = ∆ Perímetro maior - Perímetro menor ∆ Diâmetro maior - Diâmetro menor ∆ = 27 - 13 8,5 - 3,8 = 2,97�� Calculado o coeficiente angulas, encontramos o valor de π e comparando com o π teórico, encontrou-se uma variação, conforme dados abaixo: Valor π teórico: 3,14159 cm Valor π encontrado: 2,97 cm Podemos então calcular o erro em relação ao valor teórico, conforme abaixo: |�| = �� - � Onde: |�| = Erro �= Valor encontrado ��= Valor teórico |�| = 3,14159 – 2,97 = 0,17159cm Pontos X (Diâmetro) y (Perímetro) 3,8 13 8,5 27 Tabela 7: Pontos escolhidos no gráfico para efetuar o cálculo 12 Com o valor do erro determinado, pode-se então calcular o erro relativo. %e = �� − � �� x100 Onde: %�= Porcentagem de erro relativo �= Valor encontrado ��= Valor teórico %e = 3,14159 − 2,97 3,14159 x100 = 5,46 π encontrado π teórico Erro % de erro 2,97 3,14159 0,0546 5,46 Tabela 8: Valor de π encontrado e teórico, erro em relação ao teórico e porcentagem de erro relativo 5.2 Discussões dos resultados De acordo com a tabela 1 observamos que, houve uma diferença pequena das três medições realizadas, podemos remeter essa variação de valores obtidos no experimento pelo fato de não termos experiência na leitura do paquímetro e como o barbante que utilizamos era um pouco flexível pode ter dado interferência no resultado. Pelo fato também de que cada integrante do grupo realizou a medição do objeto. De acordo com a tabela 2, 3, 4 e 5 observamos que, houve uma variação nas medições realizadas, podemos perceber que dependendo de como era fixado o paquímetro na mesma o ponto onde foi realizada a medição, era esperado essa variação. O mesmo ocorreu com o diâmetro onde pode ter uma faixa de erro no momento de fazer a leitura como o barbante na régua. 13 De acordo com a tabela 6 observamos que, podemos obter a média do perímetro e diâmetro de todos os objetos analisados, onde todas as medidas encontradas estão expressas nas tabelas anteriores. A média serve para dar um resultado mais “correto” quando existem essas variações entre as medidas. De acordo com o gráfico 1 observamos que, para encontrar o valor de π desses objetos analisados necessitamos construir um gráfico e traçar uma reta, a qual tem que passar mais próximo possível de todos os pontos encontrados. Quando vamos traçar uma reta temos que pegar o número 0 que está no início do gráfico e pegar a maioria dos pontos que conseguir, para encontrar o melhor valor de π. De acordo com a tabela 7 observamos que, temos que pegar dois pontos nessa reta traçada sendo um x (perímetro) e um y (diâmetro), mas não podemos pegar os pontos que colocamos tem que ser aleatórios. De acordo com a tabela 8 observamos que, o nosso π encontrado através da divisão do perímetro pelo diâmetro dos pontos escolhidos foi 2,97, sendo que o resultado foi menor que o teórico 3,14159, o nosso erro que é a diferença do encontrado pela teoria foi 0,0546 que corresponde à 5,46% de erro relativo, tal variação pode ser dado pelo motivo do grupo ter feito apenas duas medições para cada objeto, o que não torna tão assertivo e até mesmo pela falta e experiência dos componentes em manusear os instrumentos de medições. 14 6 CONCLUSÃO Com esse trabalho podemos concluir que, utilizar o paquímetro ajudou a obter resultados favoráveis para nossa pesquisa, como medir o tamanho de cada objeto e como calcular ate chegar no valor de π, resultando os objetos que foram utilizados que foram importantes para chegar ao resultado. Com isso, o resultado de π encontrado foi de 2,97cm e do π teórico é 3,14159 cm. Calculamos o erro em relação ao valor teórico que foi de 5,46%. Podemos concluir que a variação do π teórico para o π encontrado durante o experimento, foi dado em relação a falta de experiência dos componentes do grupo em manusear os instrumentos de medição e também a quantidade de medições realizadas, quanto mais medições fossem feitas, mais preciso o resultado seria, pois propagaria a menos erro, portanto, podemos dizer que mesmo com as medições havendo diferenças, o percentual de variação foi baixo e atingimos o nosso objetivo. 15 7 REFERÊNCIAS PAQUÍMETRO. Disponível em: http://paquimetro.reguaonline.com/. Acesso em 24 de Março de 2017. PI. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:P%C3%A1gina_principal. Acesso em: (19:51 – 17/03/2018) Incerteza de medição – Wikipédia, a enciclopédia livre. Disponível em: pt.wikipedia.org (14:19 - 20/03/2018)
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