RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL MEDIDAS FÍSICAS

RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL MEDIDAS FÍSICAS

1. Objetivos

1. Medir as dimensões da cerâmica e do cilindro utilizando diferentes instrumentos de medida (régua, paquímetro, balança e transferidor);

2. Analisar o número de algarismos significativos e os erros associados a cada medida;

3. Determinar se a cerâmica pode ser considerada como sendo quadrada, realizando a medição direta de suas dimensões;

4. Determinar de forma indireta a massa e o volume do cilindro, realizando a medição direta de suas dimensões;

5. Identificar o material de fabricação do cilindro.

1. Introdução

O valor de uma grandeza submetida a medição costuma ser adquirido através de um procedimento que, em geral, envolve algum(s) instrumento(s) de medição. O valor encontrado precisa se limitar a certa quantidade de algarismos, denominados algarismos significativos, ou seja, o número de algarismos que compõem o valor da grandeza, excluindo eventuais zeros à esquerda. A escolha de quantos significativos serão usados no valor da grandeza depende da grandeza, do processo de medida e do instrumento utilizado. Na realidade, o número de algarismos significativos de uma grandeza é determinado pela sua incerteza.

O próprio processo de medida, assim como o instrumento utilizado, tem limites de precisão e exatidão, ou seja, toda medida realizada tem uma incerteza associada. Em alguns aparelhos, a incerteza do instrumento já vem marcada. Caso contrário, a metade da menor divisão da escala é uma aproximação aceitável. 

Em geral, o resultado de uma medição é somente uma aproximação ou estimativa do valor mensurado. Em muitos casos, este é determinado com base em um conjunto de observações obtidas sob condições de repetitividade. O valor médio verdadeiro de um conjunto de medições é o valor médio que seria obtido quando fossem feitas infinitas observações. Em fins práticos, é impossível levantar infinitas medições de um mensurando. Logo, para um número finito n, o valor médio nos fornece a melhor estimativa do valor médio verdadeiro, sendo esta estimativa tão melhor quanto maior for o número de observações n. Em geral, o valor médio é o que melhor representa a grandeza medida.

1. Procedimento Experimental

Foi proposta a resolução de dois problemas a partir de medidas feitas no laboratório de Física Experimental.

O primeiro problema questiona a afirmação de que a cerâmica analisada pode ser considerada um quadrado, devido às características do mesmo. A resolução proposta envolveu medidas diretas e cálculos simples de média, usando o desvio padrão e a Teoria dos Erros.

O segundo problema tem como objetivo desvendar o material do qual é feito um cilindro, a partir de sua densidade. Esta densidade foi encontrada de forma indireta, por cálculos de desvio padrão, obtidos a partir da propagação de erros e cálculos simples de volume e de medidas diretas de altura, diâmetro e massa. A resposta também foi encontrada baseada na Teoria dos erros, já que em ambos os problemas o resultado não era encontrado de maneira exata, estando este dentro das medidas de incerteza.

Os objetos medidos foram: uma peça de cerâmica (problema 1) e um cilindro (problema 2). A medição foi feita utilizando régua calibrada em milímetros, transferidor, paquímetro e balança. A resolução e a incerteza de cada instrumento de medição foram avaliadas previamente.

3.1 Problema 1

Os dados experimentais colhidos foram as medidas dos comprimentos dos lados e dos ângulos da cerâmica. Para medir os comprimentos foi utilizada uma régua de material plástico com resolução de 1 milímetro. Para medir os ângulos foi utilizado um transferidor de material plástico com resolução de 1º. Em ambos houve cuidado nos ajustes do ponto de encontro das linhas de referência para proceder a leitura correspondente a medida dessa grandeza.

3.2 Problema 2

Os dados experimentais colhidos foram as medidas do peso, da altura (h) e do diâmetro (d) do cilindro. Para medir a altura e o diâmetro foi utilizado um paquímetro com resolução de 0,05 milímetro. Para medir o peso foi utilizado uma balança com resolução de 0,1 gramas.

1. Resultados e Discussão

Propriedades dos Instrumentos de Medida

Instrumento	Precisão	Desvio Padrão	Unidade
Régua	1 mm	0,5 mm	mm (milímetro)
Transferidor	1°	0,5°	° (grau)
Paquímetro	0,05 mm	0,05 mm	mm (milímetro)
Balança	0,1 g	0,05 g	g (grama)

Tabela 1 – Resolução e desvio avaliado dos instrumentos de medida.

4.1 Problema 1

Medidas com a Régua

Número	Lado 1 (mm)	Lado 2 (mm)	Lado 3 (mm)	Lado 4 (mm)
1	101,0	100,5	101,0	100,5
2	100,5	100,0	100,0	99,8
3	101,1	100,3	101,0	100,4
4	100,0	100,0	100,0	99,8
5	101,0	100,5	101,0	100,4

Tabela 2 – Comprimentos dos lados da cerâmica

Médias dos lados: