A DENSIDADE DE UM SÓLIDO

Universidade Federal de Sergipe[pic 1]

Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET Departamento de Física

DENSIDADE DE UM SÓLIDO

ELLEN SANTOS SODRÉ FABRÍCIA KAROLLYNE SANTOS RESENDE

THAÍS SANTOS COSTA

São Cristóvão 29/11/2019

ELLEN SANTOS SODRÉ FABRÍCIA KAROLLYNE SANTOS RESENDE

THAÍS SANTOS COSTA

DENSIDADE DE UM SÓLIDO

Relatório apresentado à Universidade Federal de Sergipe como requisito parcial para a obtenção da nota da primeira unidade da disciplina FISI0264 - Laboratório de Física 1 (Turma 15 - Período 2019.2)

Prof. Gilberto N. S. Filho

São Cristóvão 29/11/2019

1. – Introdução

Quando se estuda a medida de uma grandeza, entende-se que a mesma é o resultado de uma determinada mensuração expressa por valores acompanhados com uma unidade de medida apropriada. Todo material possui propriedades agrupadas em físicas e químicas (Junior, 2011). Cada propriedade contém uma composição diferente, por exemplo, a estrutura química descreve a iteração de substâncias distintas, tal como uma transformação de uma substância em outra. Por outro lado, a propriedade física pode ser descrita como uma estrutura observada e que não sofre modificação em sua composição. Por exemplo, a densidade é uma variável intensiva, dada pela razão massa/volume (Figaça 2019).

A densidade é uma propriedade particular de um material, isto é, cada objeto contém sua própria densidade, sendo assim, é possível identificar o tipo de elemento que se tem em mãos. Além disso, uma pequena variação na matéria-prima pode ser observada por uma mudança na densidade (Oliveira, Filho, & Afonso, 2013), onde muitas vezes pode ser prejudicial no funcionamento ou na qualidade de um produto, ou equipamento. A pureza de um material pode ser constatada também no estudo da densidade (Figaça 2019). Se uma substância tiver sido adulterada com uma alternativa mais barata, a medida de densidade do material composto será diferente da substância pura.

Consoante a isso, o presente relatório busca analisar o experimento desenvolvido no Laboratório de Física 1 da Universidade Federal de Sergipe, que consiste em determinar a densidade de um sólido e descrever os métodos com o objetivo de estipular a quantidade de matéria presente em uma certa unidade de volume, além de verificar as incertezas de cada instrumento e desenvolver relações entre a medição de diversos parâmetros do objeto estudado, como massa, volume e densidade, e conjecturar a propriedade do material do sólido usado no experimento.

1. – Objetivos

1. - Objetivo Geral

Compreender a estrutura do objeto proposto em aula e através dos dados adquiridos, determinar o material que mais se adequa aos parâmetros encontrados.

1. - Objetivos Específicos

• Relacionar e mensurar grandezas fundamentais como comprimento (uso do paquímetro/régua) e a massa (balança digital);
• Estudar os algarismos significativos em relação aos erros relativos e aos desvios padrões das medidas e confeccionar uma tabela com os parâmetros encontrados;
• Aplicar os conceitos adquiridos em sala de aula, para determinar, por intermédio dos cálculos, o volume, a massa, a densidade e as incertezas;
• Comparar a densidade do sólido com um elemento de uma tabela registrada;
• Determinar através dos resultados, o melhor material que mais se assemelha aos parâmetros encontrados.

1. – Materiais e métodos

Para determinar as propriedades do material estudado, foi preciso colher os parâmetros de forma cautelosa, visto que, uma mudança na matéria-prima pode ter um resultado ruim na qualidade do produto, além disso, pode significar a predição de um material errado. Assim, foi necessário organizar os valores em tabela, com vários experimentos sucessivos.

Através de fontes secundárias é preciso descrever todos os materiais e entender o funcionamento dos mesmos, sobre tal enfoque cada equipamento contém propriedades instrumentais que define o valor mensurado e o erro medido.

1. – Materiais

Para a realização deste experimento, foram necessários à utilização dos seguintes materiais: um paquímetro da marca Mititoyo e uma régua modelo usual (30cm) para estimar as medidas de dimensões do sólido. Com estas medidas obtidas do objeto a massa do mesmo foi extraída através de uma balança digital e um sólido em formato de cilindro. Através dos instrumentos supracitados tornou-se possível o cálculo da densidade do objeto estudado.

Figura 1 – Paquímetro usado no experimento.

[pic 2]

Fonte: Próprio autor.

Figura 2– Régua usada no experimento.

[pic 3]

Fonte: Próprio autor.

O paquímetro é um instrumento utilizado para medir a distância entre dois lados simetricamente opostos em um objeto, possui uma escala móvel, que permite medições de décimos ou até mesmo centésimos de milímetro (Filho, 2017). Foram necessárias cinco medições em duas das dimensões do objeto (diâmetro e altura), aferidas tanto através do paquímetro, quanto da régua. Nesse caso, todos os componentes do grupo participaram da medição, visando obter diferentes pontos de vista. As oscilações instrumentais foram analisadas como incertezas do tipo B, considerando o paquímetro como 0,005cm (0,01cm/2) (de acordo com a especificação no instrumento), a régua 0,05cm (1cm/2) e a balança como 0,1g.

1. – Procedimentos Experimentais

O experimento foi dividido em duas partes, sendo que na primeira foram mensurados os parâmetros (diâmetro e comprimento) e, na segunda, já com as informações obtidas, procurou selecionar o melhor material de acordo com os cálculos da densidade, massa e volume do objeto.

Usando o paquímetro e régua mediu-se cinco vezes com cada instrumento o diâmetro do sólido; Em seguida, mediu-se a altura do objeto usando o paquímetro e a régua repetindo mais cinco vezes as medidas para cada instrumento; por fim, através da balança digital aferiu-se a massa do sólido. Inicialmente todos os cálculos foram efetuados seguindo a ordem: média aritmética das informações mensuradas; desvio padrão da medida; logo em seguida a incerteza de tipo A ( 𝜎𝐴), cálculos das incertezas combinada (𝜎𝐶 ) e relativa (𝜎𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 ) e da incerteza tipo B (𝜎𝐵 =