Apostila Física Experimental

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F´ısica Experimental I

01/2017

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1. Experimentos – Roteiros        7

1. Medida do tempo de queda de uma esfera

Tratamento estat´ıstico dos dados        9

1. Medida do volume de um cilindro

Propagac¸a˜o de incerteza        13

1. Determinac¸a˜o da velocidade de um mo´ vel em movimento retil´ıneo uniforme        15
2. Movimento de um corpo em um plano inclinado

Determinac¸a˜o da acelerac¸a˜o da gravidade        19

1. Sistema de part´ıculas – Colisa˜o ela´stica e inela´stica        23
2. Movimento de um corpo r´ıgido em um plano inclinado        25

1. Conceitos Ba´sicos para Ana´lise de Dados        29

1. Medidas e incertezas        31
2. Medidas Diretas e Indiretas        35

1. Medidas Indiretas        37

1. Representac¸o˜ es gra´ficas        39

1. Como fazer um histograma        39
2. Como realizar um gra´fico        41

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1. Ajuste linear        45

1. Ajuste de uma func¸a˜o linear por M´ınimos Quadrados        45
2. Me´todo gra´fico para ajustar uma reta com incerteza        47

1. Determinac¸a˜o da velocidade instantaˆnea        49

2. Distribuic¸a˜o Gaussiana        51

1. Exerc´ıcios        55

1. Algarismos significativos        57

2. Propagac¸a˜o incerteza        59

1. Apeˆndices        61

1. Caderno de laborato´ rio        63

2. Como escrever um relato´ rio?        65

3. Paqu´ımetro        67

4. Trilho de Ar        69

5. Sistema de Video        71

6. Programa QtiPlot        83

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Experimentos e metodologia de trabalho

A longo do semestre realizaremos os seguintes experimentos:

INTRO – Introduc¸a˜o ao conceito de medidas – Medic¸o˜ es diretas e indiretas

EXP 1 – Medida do tempo de queda de uma esfera – Tratamento estat´ıstico dos dados

EXP 2 – Medida do volume de um cilindro – Propagac¸a˜o de incerteza

EXP 3 – Determinac¸a˜o da velocidade de um mo´ vel em movimento retil´ıneo uniforme EXP 4 – Movimento de um corpo em um plano inclinado – Acelerac¸a˜o da gravidade EXP 5 – Sistema de part´ıculas – Colisa˜o ela´stica e inela´stica

EXP 6 – Movimento de um corpo r´ıgido em um plano inclinado

Os experimentos devem ser cuidadosamente preparados antes da primeira aula. O aluno deve ler atentamente o roteiro, estudar sobre o assunto em questa˜o, pensar em cada passo do processo experimental e em como os dados sera˜o analisados. Para ajudar na preparac¸a˜o do experimento o aluno devera´ responder, antes do dia da aula, um questiona´rio online que ficara´ dispon´ıvel pelo sistema AVA1 com va´rias questo˜ es aleato´ rias que servira˜o como guia para o aluno obter os conhecimentos adequados para a realizac¸a˜o do experimento. A

me´dia das notas dos pre´-relato´ rios (PR2 a PR6) correspondera´ disciplina.

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a 10% da nota final na

Todo o trabalho em sala de aula deve ser registrado no caderno de laborato´ rio onde tambe´m a ana´lise de dados sera´ desenvolvida seguindo os passos e perguntas do roteiro. Uma vez conclu´ıdo o experimento e a sua ana´lise, os alunos procedera˜o a reportar os re- sultados obtidos com a sua interpretac¸a˜o no pro´ prio caderno. Ao final, os alunos de um mesmo grupo fara˜o um relato´ rio que podera´ ser entregue ao professor. Todos os relato´ rios sera˜o corrigidos pelos professores, mas notas so´ sera˜o atribu´ıdas aos relato´ rios dos expe- rimentos 3 e 5.

Todo o material pode ser baixado da pa´gina da mate´ria http://fisexp1.if.ufrj.br, ou encontrado na copiadora do Instituto de F´ısica, bloco A, no terceiro andar.

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1Informac¸o˜ es sobre o acesso, na pa´gina da mate´ria http://fisexp1.if.ufrj.br.

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Crite´rio de aprovac¸a˜o

A nota final estara´ dada por 10% da me´dida dos pre´-relato´ rios (PR2 a PR6), 20% da me´dia dos relato´ rios (R3 e R5) e 70% da me´dia das provas. O curso tem somente duas provas

P1 e P2.  Na˜o ha´

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prova final nem segunda chamada.  Apenas em casos excepcionais, a