Física Experimental 1

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Física Experimental

Professor: Adhimar

e-mail: [email protected]

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Tópicos das disciplina:

• Principais Grandezas Físicas;

• Medidas

• Alguns instrumentos de medição;

• Algarismos significativos;

• Operações com algarismos significativos;

• Incerteza;

• Erros sistemáticos e estatísticos;

• Propagação de incertezas;

• Valor médio e desvio padrão;

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Bibliografia

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Composição das notas

Nota final = 0,5 (relatórios e atividades no laboratório) + 0,5 (avaliações)

Avaliação 1:

• 26 de Abril de 2016: FLI

• 28 de Abril de 2016: FBA

Avaliação 2:

• 28 de Junho de 2016: FLI

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Programas importantes

TRACKER Video Analysis (Analise de experimentos através de vídeos)

Download:https://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/

Tutoral:http://www.if.ufrgs.br/cref/uab/lab/tracker.html

SciDaVis ( para o processamento de dados experimentais e construção de gráficos)

Download: http://scidavis.sourceforge.net

Tutorais: http://www13.fisica.ufmg.br/~wag/TRANSF/SOFTWARE/scidavis-manual-0.1_2008-02-28.pdf http://www.ifi.unicamp.br/~fellypen/progs/scidavis/manual-pt_BR/breve_introducao_ao_scidavis-v0_1.pdf http://scidavis.sourceforge.net/manual/

Latex (editor de texto para construção de relatórios e apresentações)

Para usar o latex você precisa fazer o download e instalar o Miktexhttp://miktex.org/2.9/setup

Logo em seguida, você baixa e instala o texniccenterhttp://www.texniccenter.org/download/

Após isso, é necessário configurar o texniccenterhttp://jeec.ist.utl.pt/jeec13/MiKTeX.pdf

Pronto agora é só começar a digitar. Logo abaixo vou enviar alguns links de como gerar documentos no latex.

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Principais Grandezas Físicas

• Toda grandeza física pode ser expressa por um número de unidades fundamentais.

• MKS : Unidades básicas são o metro, quilograma e o

segundo. O MKS foi o precursor do sistema internacional (SI), e por isso muitas de suas unidades estão presentes no SI.

• CGS : tem como unidades básicas o centímetro, grama e o

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Grandeza Unidade Definição

(dimensional)

CGS SI

Comprimento Metro m =102_cm _{= 1m}

Massa Quilograma kg =103_g _{= 1kg}

Tempo Segundo s

Força Newton N = 1kg.m/s² =105_dyn _=1N

Energia Joule J = 1kg.m²/s² =107_erg _=1J

Potência Watt W = 1kg.m²/s³ =107_erg/s _=1W

Pressão Pascal Pa = 1kg./ms² =10-5_bar _=1Pa

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Grandeza Unidade Definição (dimensional) SI

Comprimento Centímetro cm = 10–2 _m

Massa Quilograma g = 10–3 _kg

Tempo Segundo s

Força Dina 1 dyn = 1g.cm/s² = 10–5 _N

Energia erg 1 erg = 1g.cm²/s² = 10–7_J

Potência erg/s 1 erg/s= 1g.cm²/s³ = 10–7_W

Pressão bar 1 bar = 106_dyn/cm² ₌₁₀5_Pa

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Uma medida é expressa da forma:

� = ±_{∆ � � �}

• m -> comparação com um padrão

• _Dm - > confiabilidade da medida (erro ou incerteza)

• unidade. Exemplo:

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• Medida direta de uma grandeza é o resultado da leitura de uma magnitude medida mediante o uso de um instrumento de medida.

Exemplos:

• um comprimento com uma régua graduada,

• uma corrente elétrica com um amperímetro,

• massa com uma balança

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• Uma medida indireta é a que resulta da aplicação de uma relação matemática que vincula a grandeza a ser medida com outras que são medidas diretamente.

Exemplo:

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Medição direta

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• Digito lido diretamente da escala : 2

• Digito interpolado ou estimado: 6

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Algarismos significativos (A.S.)

São considerados algarismos significativos (A.S.):

• todos os algarismos que são lidos diretamente da escala.

• um algarismo decorrente da interpolação.

Interpolação diferente!

• A interpolação é subjetiva, ou seja, a mesma pessoa ou

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Dígito de interpolação nulo!

• O dígito de interpolação pode ser nulo, mas deve ser escrito.

Exemplo: l=32,5 cm e l=32,50 são medidas diferentes. A primeira tem 3 A. S. e a segunda 4 A. S

• As medidas 5 cm, 5,0 cm, 5,00 cm e 5,000 cm são diferentes já que estas tem 1 A.S., 2 A. S. , 3 A. S. e 4 A. S.,

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Importante

• Todas as medidas realizadas na mesma escala são

significativos até a mesma ordem decimal final, embora a quantidade de algarismos significativos possa varias.

Exemplo:

• 218,4 mm e 3,2 mm podem ter sido obtidos com o mesmo instrumento

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Zero!

• É significativo o zero situado entre algarismos significativos.

• Exemplo: l=4,67 cm  3 A.S.

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Zero à esquerda!

Não é significativo o zero à esquerda do primeiro algarismo significativo diferente de zero.

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Regras para Arredondamento:

Dado um número: ... A, B C D E F G H I J

significativos Não significativos ou excesso.

• De D000... a D499..., os algarismos excedentes são eliminados.

• De D500...1 a D999..., os algarismos excedentes são eliminados e o

algarismo D aumenta de 1.

• No caso D500000..., então o arredondamento deve ser tal que o

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Exemplos:

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Precisão

• A precisão determina a capacidade de distinguir valores diferentes da grandeza a ser medida.

Exemplo: é impossível medir a espessura de um fio de cabelo com uma régua simples.

• A precisão do instrumento já é determinada na sua construção.

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Faixa Nominal

• Faixa nominal (da escala): Conjunto de valores da grandeza medida para o

ual o i st u e to de edi fo ece valo es de t o da faixa de escala

correspondente a uma determinada posição do (s) dispositivo (s) seletor(es)

Observação:

• A faixa nominal é expressa em unidades da grandeza a medir, qualquer que seja a unidade marcada sobre a escala e é normalmente especificada por seus limites inferior e superior, como por exemplo, 100ºC a 200ºC.

Quando o limite inferior é zero, a faixa nominal é comumente especificada por seu limite superior, por exemplo a faixa nominal de 0V a 100V é

chamada de 100V.

Fonte: http://www.inmetro.gov.br/rtac/pdf/RTAC000079.pdf

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Exemplo: Uma régua graduada, com graduação de 1mm, que varia 0cm até 30 cm.

• A menor distância que podemos medir é 1mm

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Amplitude de faixa nominal

Módulo da diferença entre os dois limites de uma faixa

o i al de u i st u e to de edi .

Exemplo:

faixa nominal: -10V a +10V;

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Ponto Zero

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Ponto Zero?

Precisão?

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Acurácia

• A acurácia de uma medida quantifica quão

próximo do valor real da grandeza a ser

conhecida a medida está.

• Acurácia percentual = 100 x

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Exemplo:

Acurácia percentual=100X{1

–

0,1cm/5,25cm}

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Erro em medidas diretas

•Medindo-se apenas uma vez a grandeza G:

G = (G ± ∆G) unidades

onde DG=g/2, ou ainda, a metade da menor graduação do instrumento.

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Exemplo:

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Exercícios

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2) Indique o número de algarismos significativos de cada número abaixo:

a)12,10 b) 0,3350 c)0,001515

d) 2,23.109 _{e) 2008} _{f) 0,034059}

g) 0,253 h)45000 i) 39000000000 3) O número de algarismo significativos de

0,00000000008065 cm é?

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5) Dizer que um comprimento mede 2,300 m é o mesmo que dizer que seu valor é 2,3 m? Justifique.

6) Arredonde o valor N = 724,159254494 de modo que ele fique com 10, 9, 8,..., 2 e 1 algarismos.

7)Ao determinar, a partir de dados experimentais, o calor específico do cobre com o auxílio de uma

calculadora, um estudante encontrou o valor

0,093028741 cal/g.ºC. Sabendo, da análise de sua

experiência, que deve expressar o seu resultado com quatro algarismos significativos, qual o resultado