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1 PRECISÃO DE MEDIDAS A confiança de uma leitura está associada a precisão do instrumento de medição que, por melhor que seja, não é perfeito. Associado à leitura da medida, haverá sempre uma faixa de incerteza que é tanto menor quanto mais preciso for o instrumento. O objetivo básico de estudarmos precisão de medidas é expressar o resultado de uma série de medida em uma única leitura e estabelecer regras de operações aritméticas com medidas ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS Algarismos Significativos de uma medida são todos aqueles que temos certeza, mais um algarismo resultado de uma avaliação. Como medir o comprimento desta barra.... Qual o comprimento da barra??????? 2 Leitura escrita na forma IMPLÍCITA L = 4,8 Leitura escrita na forma EXPLÍCITA L = 4,80 ± 0,05 NOTAÇÃO PADRÃO REGRA PARA EXPRESSAR UMA LEITURA NA FORMA EXPLICITA é o valor lido pela precisão imposta por Δxa δXA é o desvio avaliado, próprio do instrumento ΔX é a amplitude do intervalo de confiança da leitura X = ( ± δXA ) І________________________І______________________І - δXA) ( + δXA) 3 ARREDONDAMENTO DE MEDIDAS Para efetuar arredondamento de números, considera-se três situações distintas: 1. Se o algarismo a suprimir for inferior a 5, mantém-se o algarismo anterior. Exemplo: 3,234 ==> 3,23 2. Se o algarismo a suprimir for superior a 5, acrecenta-se uma unidade ao algarismo anterior. Exemplo: 4,38 ==> 4,4 3. Se o algarismo a suprimir for igual a 5: a. mantém-se o algarismo anterior se for par. Exemplo: 9,45 ==> 9,4 b. aumenta-se uma unidade ao algarismo anterior se for ímpar. Exemplo: 9,35 ==> 9,4 MUDANÇAS DE UNIDADES O número de algarismos significativos da medida deve ser mantido. Não pode aumentar nem diminuir, trabalha-se com potência de dez. Exemplos: L = 3,2 Km ==> L= 32 hm ==> L = 32 x 10 m2 M = 10,45 Kg ==> M = 10,45 X 103 g L = 0,134 m ==> L = 13,4 m ==> L = 134 mm OPERAÇÃO COM MEDIDAS 1. REGRA PARA ADIÇÃO E SUBTRAÇÃO Utilize a calculadora normalmente e aproxime a resposta obtida para a maior incerteza entre as medidas, isto é, aproxime a resposta para a precisão da medida menos precisa Exemplos: 4 a) S = 5,832 + 0,78 + 115 + 0,3 S = 121,912 ==> S = 122 b) S = 20,835 – 0,02 – 15,4 S = 5,415 ==> S = 5,4 c) S = 23000 – 12 x 102 S = 1100 ==> S = 11 x 102 2. REGRA PARA MUTIPLICAÇÃO E DIVISÃO Efetue a operação normalmente com a calculadora e arredonde a resposta obtida para a menor quantidade de algarismos significativos entre os dois fatores. Observações: 1. Se, na multiplicação, o produto estiver na maior ordem dos dois possíveis, acrescente mais um algarismo significativo em relação a regra estabelecida. 2. Não devemos confundir uma medida com um número exato: o número 6 (por exemplo) é exato e, por isso, tem infinitos algarismos significativos (6,000...). Assim, o produto P = 6 x 1,27 (sêxtuplo de 1,27) nos dá P = 7,62. Caso 6 seja uma medida, P = 8. Portanto, ao efetuar uma operação, faz-se necessário ter a informação se os fatores são medidas, números exatos ou ambos. Não se deve confundir uma medida expressa por inteiro com um número exato, nem tratar uma quantidade exata como uma medida. 3. No caso de produto cujo um dos fatores seja uma constante, por exemplo: π, se deve tomá-la com pelo menos 2 algarismos significativos a mais que o fator com mais algarismos significativos e em seguida aplicar a regra. 4. Em operações sucessivas, deve-se realizar as operações na calculadora e aplicar a regra na resposta final da sequência de operações. 5 Exemplos: a) P = 5,823 x 1,1 P = 6,4053 ==> S = 6,4 b) P = 5,823 x 1,9 P = 11,0637 ==> S = 11,1 (multiplicação de unidades, produto dezena) c) = D = 25,0294117 ==> D = 25 ERRO DE UMA MEDIDA EXPERIMENTAL O erro de uma medida experimental é definido como a diferença entre o valor medido no experimento Vexp, e o valor real da medida, também chamado de valor verdadeiro Vv. Є = Vexp - Vv ERRO RELATIVO DE UMA MEDIDA: é o erro em relação ao valor verdadeiro da medida. ЄR = Є / Vv ou ЄR = (Vexp - Vv) / Vv ERRO PERCENTUAL: é o erro relativo multiplicado por 100 Єp = ЄR x 100 = (Vexp - Vv) / Vv x 100 DESVIO DE UMA MEDIDA VALOR MÉDIO DE UMA SÉRIE DE LEITURAS: O meio de se obter um valor mais próximo possível do valor verdadeiro de uma medida, é executar medições independentes da grandeza muitas vezes e calcular o valor médio da série de medidas. Isso pode ser mostrado através do princípio da máxima probabilidade, mas, como é um conceito intuitivamente lógico, vamos admiti-lo como correto. Então, se medirmos uma determinada grandeza por N vezes, de forma independente, obtendo-se: 6 V1, V2, V3, V4, V5, ........., VN o valor médio deve ser calculado da seguinte forma: = onde Vi é o valor da i-ésima leitura efetuada, escrita na forma implícita. Intuitivamente percebemos que quanto maior for número N de leituras efetuadas, mais próximo o valor médio deve estar do valor verdadeiro. DESVIO DE UMA MEDIDA QUALQUER: δi = Vi - DESVIO MÉDIO ABSOLUTO OU SIMPLESMENTE DESVIO MÉDIO: δ = DESVIO PADRÃO DA MÉDIA (SOMA DE QUADRADOS) Vamos definir o desvio padrão médio das leituras, ou simplesmente, desvio padrão da média: ɸvm = 𝑁𝑖=1 i) 2 o valor verdadeiro da medida de uma grandeza desconhecida se aproxima de seu valor médio, podendo desviar para mais ou para menos, pelos intervalos δ e ɸvm. O valor verdadeiro deve estar dentro do intervalo: 7 ( - ɸvm ) ≤ Vv ≤ ( + ɸvm ) VALOR VERDADEIRO: INTERVALO DE CONFIANÇA DADO PELO DESVIO PADRÃO DO VALOR MÉDIO Vv = ( ± ɸvm ) o esquema do intervalo de confiança dentro do qual deve estar o valor verdadeiro: І________________________І______________________І ( - ɸvm) ( + ɸvm) o valor verdadeiro pode até estar fora, porém há uma grande probabilidade de que esteja contido no intervalo representado acima. Por outro lado, para termos ideia se um determinado ɸvm é “pequeno ou grande”, devemos calcular o desvio relativo e percentual. Para um dado número de leituras realizadas, quanto menor for o intervalo de confiança do valor verdadeiro, menor deverá ter sido a variação dessas leituras. Vamos tentar definir esta variação através dos conceitos de variâncias e de dispersão.
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