C AIXA PRETA

Equipamento, ou instrumento, cujos detalhes de funcionamento não são claros ou abertos a observação direta.

Instrumentação para o Ensino da Física 1 |Experimentos de baixo custo: tratamento e análise de dados em Física Experimental (II)

A razão entre a incerteza e o valor mais provável da medida é denominada

incerteza relativa. Para diferenciar uma da outra, a incerteza simples, como temos usado até aqui, é denominada incerteza absoluta. A incerteza relativa é uma grandeza admensional. Freqüentemente multiplicamos a incerteza relativa por 100 para dar o resultado em por cento (%). A incerteza relativa é mais informativa sobre a precisão final de uma medida. Essa relação é na proporção inversa, pois assim dizemos: uma medida com 1% é mais precisa

do que uma medida com 10%, de incerteza relativa.

!

P.4 – Para medir o volume das esferas vamos usar dois métodos: (a) uma medida indireta, feita por meio da fórmula,

V = 4/3.π.R3 _{= 1/6.} π_.D3 _(1.6)

onde R é o raio da esfera e D = 2.R, o seu diâmetro. A medida de D é feita com auxílio do paquímetro;

(b) uma medida direta, em que o volume é determinado com auxílio de uma proveta graduada (Figura 6.3). Enchemos a proveta como uma certa quantidade de água, medimos o volume, mergulhamos a esfera, medimos o volume novamente e determinamos o volume da esfera como a diferença das duas medidas anteriores.

Exercício: Mostre que o erro limite na medida indireta de V (caso (a)), é dado por:

Utilize, para isso, a relação 4 da Tabela 6.1 e a relação geral dada pela série de Taylor.

P.5 – Para medir as densidades nesta experiência utilizamos a relação de definição:

ρ(densidade) = M (massa) / V(volume) (3.6) Exercício: Da relação 5, da Tabela 6.1, mostre que,

Δ

Δ

Δ

Figura 6.3: Proveta graduada.

ΔV Δ

V

D D

AULA 1. Leia o manual de operação do multímetro que será usado por você. Localize

no manual a seção dedicada à medida de tensão DC e informe qual a resolução e a precisão, por faixas de valores de tensão.

2. Com auxílio de um multímetro digital, meça a tensão de uma pilha.

V = ( ________ ± __________ ) _____

3. Com auxílio de um paquímetro meça o diâmetro (D) das três esferas de aço dadas e complete a seguinte tabela. Para verificar a regularidade das esferas de aço, meça o diâmetro em quatro posições diferentes.

Esfera I Esfera II Esfera II Esfera III

Diâmetro (cm) Diâmetro (cm) Diâmetro (cm)

1 _____ ± ______ _____ ± ______ _____ ± ______

2 _____ ± ______ _____ ± ______ _____ ± ______

3 _____ ± ______ _____ ± ______ _____ ± ______

4 _____ ± ______ _____ ± ______ _____ ± ______

4. A partir dos resultados obtidos no item anterior e das relações (1.6) e (2.6), determine o volume das esferas com suas respectivas incertezas.

Esfera I Esfera II Esfera II Esfera III

volume (cm3_{) _____ ± _____ _____ ± _____ _____ ± _____}

5. Com auxílio de uma proveta graduada meça o volume das mesmas esferas utilizadas nos itens anteriores.

Volume da água (V_o) Volume da água +

esfera (V)

Volume da esfera (ΔV)ΔV = V – V_o

Esfera I _______ ± _______ _______ ± _______ _______ ± _______

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Ao introduzir a esfera na proveta com água, certifique-se de que não haja bolhas de ar aderidas a sua superfície. Em que medida isso pode afetar a determinação do volume da esfera?

6. Inspecione com atenção a balança que será usada por você. Verifique qual o procedimento para zerar a balança. Informe o fabricante, modelo, sensibilidade, capacidade máxima e precisão.

7. Com auxílio da balança, meça a massa das esferas.

Esfera I Esfera II Esfera III

Massa (g) _____ ± _____ _____ ± _____ _____ ± _____

8. As esferas utilizadas por você são esferas de aço, empregadas normalmente na fabricação de rolamentos. Consulte uma tabela de densidades e informe a densidade do aço, com pelo menos três algarismos significativos. Indique qual a fonte utilizada por você para obter esta informação

ρ = _____________ g/cm3

9. Determine as densidades das três esferas e compare os valores obtidos com a densidade do aço.

Esfera I Esfera II Esfera III

densidade (g/cm3_{) _____ ± _____ _____ ± _____ _____ ± _____}

D (%)

D(%) = 1000 x | ρ_medido - ρ_tabelado| / ρ_tabelado

10. Como propusemos na Aula 5, fazer uma previsão do tempo necessário para a realização de uma experiência é fundamental. Uma experiência que consuma muito tempo pode se tornar inviável para um único tempo de aula padrão de 50 minutos, mas pode se tornar viável se o professor dispõe de um turno de dois ou três tempos seguidos. Qual o tempo estimado, gasto por você, para executar as Atividades 1 à 8?

AULA que são oferecidas no comércio: os paquímetros podem ser encontrados em aço e

em plástico, com diferentes escalas para o nônio. Provetas podem ser encontradas em vidro e em plástico com diferentes capacidades e com diferentes escalas.

Item Preço (R$) Fornecedor Características

do modelo 1. Paquímetro 2. Proveta 3. Esferas de aço 4. Multímetro CONCLUSÃO

Como conclusão, procure refletir e debater com seus colegas as seguintes questões:

- As medidas experimentais do volume das esferas, pelos dois métodos propostos, são consistentes? E a medida da densidade do aço em comparação com o valor tabelado? Quais os critérios que devemos usar para responder a essa pergunta?

- Se as medidas não forem satisfatórias, quais as possíveis fontes de erro da experiência? O que fazer para evitá-las, ou minimizá-las?

- Faça uma relação de todos os conceitos e noções elementares que você considera que podem ser explorados nas atividades propostas.

- Para finalizar a sua conclusão, faça um planejamento esquemático para a apresentação das atividades em sala de aula. Procure considerar a seguinte questão: todas as atividades propostas, Atividade 1 à Atividade 8, devem ser apresentadas e discutidas com os alunos, em conjunto, em uma única aula? Justifique o seu planejamento.

Além de responder por escrito, vá à plataforma CEDERJ, acesse o grupo de estudos desta disciplina, clique sobre o link Atividade 11, Aula 6 e responda às perguntas a seguir.

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