Temas de física experimental - Laboratório, Professor Kleber

Tópicos de Física Experimental - Laboratório, Professor Cléber

30 de abril de 2014

Com a utilização do paquímetro foi feito a medição de vários sólidos geométricos, onde cada aluno realizou as medições de cada sólido, após foram feitos cálculos dos parâmetros estatísticos e o calculo de π.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

A palavra paquímetro, também conhecido como calibre, vem do grego e significa espessa (paqui) medida (metro). O objeto é, então, um instrumento de precisão usado para a medição de comprimentos, diâmetros internos e externos, profundidades, além de poder ser utilizado na transformação de milímetros em polegadas e polegadas em milímetros.

Na figura 1, pode-se ver toda a estrutura de um paquímetro, a seguir as respectivas funções dos pontos enumerados na figura:

Fonte: Disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAIzgAC/paquimetro>

▪ 1 e 2 – as orelhas, fixa e móvel, são instrumentos geralmente utilizados para a medição de diâmetros internos.

▪ 3 e 11 – o nônio ou vernier é um instrumento que sua invenção é atribuída a Pedro Nunes e Pierre Vernier. Com ele, é possível efetuar a leitura de frações de unidades, ou seja, a menor medida de uma régua. Constitui-se em uma pequena régua acoplada a outra régua, com graduações diferentes, onde aquela se move ao longo desta. Na segunda escala (Nônio) é possível ler uma fração da medida da primeira escala.

▪ 4 – o fixador é utilizado para, ao efetuar a medição do objeto estudado, o paquímetro possa ficar com essa medida fixa.

▪ 7, 8, 9 e 10 – instrumentos geralmente utilizados para medição de comprimentos e diâmetros externos.

▪ 12 – instrumento utilizado para mover o cursor.

▪ 14 – instrumento utilizado para a medição de profundidades

Como Utilizar um Paquímetro:

Primeiramente, faz-se a medição, de forma correta, do objeto estudado, usando as orelhas, os encostos ou a haste de profundidade para medir, dependendo de qual for a medida desejada. Após esse procedimento, segue-se à leitura do resultado obtido desta maneira: Lê-se na escala principal a quantidade de milímetros localizados antes do traço que indica o zero no nônio. Então, é buscado um traço no nônio que coincide quase que perfeitamente com um traço da escala principal, como se fosse a continuação da linha. É medida as frações do milímetro no nônio, do zero até o traço coincidente. Multiplica-se, então, o número de frações contadas no nônio pela precisão deste, no caso 0,05mm, calculando-se, então, os centésimos de milímetros da medida feita.

Também se faz necessário o conhecimento a respeito do calculo de média aritmética, volumes, desvio padrão e densidade:

Média aritmética:

A média aritmética é considerada uma medida de tendência central e é muito utilizada no cotidiano. Surge do resultado da divisão do somatório dos números dados pela quantidade de números somados.

Por exemplo, determinar a média dos números 3, 12, 23, 15, 2.

Ma = (3+12+23+15+2) / 5

Ma = 55 / 5

Ma = 11

A média dos números é igual a 11.

Volumes:

O volume de um corpo é a quantidade de espaço ocupada por esse corpo. Volume tem unidades de tamanho cúbico (por exemplo, cm³, m³, in³, etc.)

Para esse experimento só utilizaremos os seguintes volumes:

Tabela I Cálculos dos Volumes

CUBO s³ = s * s * s s é o comprimento de cada lado (ou aresta)

CILINDRO π * r² * h r = raio de uma face circular, h = altura

ESFERA r = raio da esfera

Desvio padrão:

Em Probabilidade e Estatística, o desvio padrão é a medida mais comum da dispersão estatística (representado pelo símbolo sigma, σ). Ele mostra o quanto de variação ou "dispersão" existe em relação à média (ou valor esperado). Um baixo desvio padrão indica que os dados tendem a estar próximos da média; um desvio padrão alto indica que os dados estão espalhados por uma gama de valores.

O desvio padrão define-se como a raiz quadrada da variância. É definido desta forma de maneira a dar-nos uma medida da dispersão que:

1. Seja um número não-negativo;

2. Use a mesma unidade de medida dos dados fornecidos inicialmente.

O desvio padrão de uma variável aleatória X é definido como:

Em outras palavras, o desvio padrão amostral de uma variável aleatória X pode ser calculado como: Para cada valor calcula-se a diferença entre e o valor médio . Calcula-se o quadrado dessa diferença. No caso dos dados estarem tabelados (com frequências), multiplica-se cada um destes quadrados pela respectiva freqüência.

Encontra-se a soma dos quadrados das diferenças. No caso dos dados estarem tabelados (com frequências), a soma é a dos produtos dos quadrados das diferenças pela respectiva frequência. Divide-se este resultado por: (número de valores - 1), ou seja, . Esta quantidade é a variância . Tome a raiz quadrática deste resultado.

O desvio padrão também pode ser calculado quando não se sabe a média dos dados.

O cálculo é feito conforme a fórmula:

onde é o valor esperado de X.

Densidade:

A densidade (também massa volúmica ou massa volumétrica) de um corpo define-se como o quociente entre a massa e o volume desse corpo1 2 . Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado