Laboratório de Física I para Matemáticos. Experiência 1 Medidas e conceituação de errors. 1 o semestre de 2011

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1 Laboratório de Física I para Matemáticos Experiência 1 Medidas e conceituação de errors 1 o semestre de de março de 2011

2 1. Medidas e conceituação de erros Introdução A presente prática experimental envolve essencialmente dois exercícios a serem desenvolvidos na primeira aula. Esses três exercícios são: (1) o leituras os diagrammas e escalas. Aprender o uso adequado a regua, paquimetro e micrometro com a leitura correta. Estimar a incertza da leitura e a incerteza dos parâmetros geométricos; (2) a leitura de termômetros. De maneira geral, espera-se que essa aula laboratorial introdutória seja responsável pela apresentação da disciplina no que concerne seus aspectos experimentais e que os estudantes se familiarizem com o laboratório. Adicionalmente, diversos objetivos estão relacionados aos dois diferentes experimentos, como descrito abaixo. Objetivos Espesificos: 1. Introduzir ao estudante uma postura laboratorial. Isso consiste em discutir atitudes e comportamentos esperados de investigadores em um laboratório de física. Este experimento é particularmente importante no treinamento de observações físicas e medidas que requerem habilidade de resposta. A prática também é útil no sentido de proporcionar ao investigador/experimentador ocasiões para a discussão e implantação de critérios para a aquisição de bons resultados experimentais. Adicionalmente, a prática prevê a iniciação do experimentador na avaliação imediata dos dados obtidos via estimativas das grandezas de interesse. 1.1 Faça os seguintes exercícios: Faça as leituras expressando corretament unidades e incertezas 1

3 2 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos EXPERIÊNCIA 1

4 EXPERIÊNCIA 1 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos 3 Encontra os valores de p,n,a para as escalas abaixo: Faça a leitura dos diagramas a seguir:

5 4 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos EXPERIÊNCIA 1 Utilize os dados abaixo para fazer as manipulaçoes pedidas e apresente os resultados de acordo com os regras que discutimos. Utilize potências de dez se necessáro: A=246,2; B=0,00779; C=12, ; D=47,375; E=2,56 AxB= D+C= D+E= A-B+ A+C+ B-D= BxC= BxD= A-C=

6 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos RELATÓRIO A B Nome: N o USP: / / 2011 Companheiros: Nota EXPERIÊNCIA 1 Paquímetro/Micrômetro Objetivo: Aprender o uso adequado dos instrumentos com a leitura correta. Estimar a incerteza da leitura e a incerteza dos parâmetros geométricos. 1 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL A seguir mediremos com régua, paquímetro e micrômetro a altura de um cilindro. Anote o número que está grafado no cilindro (espaço abaixo) e preencha a tabela 1. Número do cilindro Instrumento Régua Paquímetro Micrômetro Medida com a incerteza Tabela 1.1: Medidas. Atenção: Para a incerteza absoluta da régua e do micrômetro divide-se a incerteza da leitura do instrumento por dois, já no caso do paquímetro é a própria incerteza da leitura do instrumento. Agora faremos um exercício simples para uma maior familiarização com as regras de operações com algarismos significativos. A seguir preencha a tabela 2 dividindo e multiplicando os valores da tabela 1, primeiramente com os valores da calculadora e após com os valores arredondados seguindo as regras discutidas na apostila na página 22. Instrumento Divida por 3 (s/arred.) Arredonde Multiplique por 3 (s/arredon.) Arredonde Régua Paquímetro Micrômetro Tabela 1.2: Medidas.

7 1-2 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos EXPERIÊNCIA 1 Qual das medidas acima é mais precisa? (Dica: A medida mais precisa é aquela que apresenta menor incerteza).

8 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos RELATÓRIO A B Nome: N o USP: / / 2011 Companheiros: Nota EXPERIÊNCIA 1 Leitura de Termômetros 1.2 Objetivo Medir a temperatura da sala com termômetros de querosene (Q), mercúrio (Hg) e digital (D). Identificar erros grosseiros e sistemáticos. Solicita-se cuidado durante as medidas de temperatura, evitando erros clássicos como os de paralaxe. Anote cuidadosamente as temperaturas referentes a cada termômetro, acompanhadas de suas incertezas. Detalhes acerca do experimento e das discussões a serem feitas no relatório serão apresentadas e discutidas no laboratório. 1 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Anote cuidadosamente as temperaturas referentes a cada termômetro na temperatura ambiente, acompanhadas de suas incertezas. Vale lembrar que a incerteza do termômetro digital é de 0,1 o C. Termômetro Querosene Mercúrio Digital Medida com a incerteza, T a ± σ Ta Tabela 1.3: As temperaturas referentes a cada termômetro na temperatura ambiente. b) Analisando a tabela 1.3 responda: 1) Qual das temperaturas apresenta maior precisão? Por quê?

9 1-4 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos EXPERIÊNCIA 1 2) Há compatibilidade entre as leituras? Quais? (Dica: Leve em conta as incertezas). 3) Quais das leituras correspondem à temperatura ambiente? (Dica: Não ignore a exatidão ou acurácia das medidas). 4) A partir da questão anterior percebe-se que precisamos de procedimentos experimentais complementares para obter uma resposta correta para o item anterior. Um processo de calibração de termômetros é feito mediante temperaturas específicas de certos materiais e em determinadas circunstâncias. Por exemplo, a mistura de água com gelo à pressão atmosférica e em equilíbrio térmico. A seguir coloque os três termômetros na mistura de água e gelo. Anote cuidadosamente as temperaturas referentes a cada termômetro na temperatura do gelo fundente (0 o C) ), acompanhadas de suas incertezas e preencha a tabela. Termômetro Medida com a incerteza, T g ± σ Tg T = T a T g e a incerteza σ T Querosene Mercúrio Digital Tabela 1.4: As temperaturas referentes a cada termômetro na temperatura de gelo. Lembre-se: que a incerteza T = T a T g é σ T = σ Ta + σ Tg (devido ao fato de termos utilizado

10 EXPERIÊNCIA 1 FMT0112 Laboratório de Física I para Matemáticos 1-5 os mesmos instrumentos). 5) Supondo que a temperatura de fusão do gelo seja (0,00 ± 0,02) o C, qual são as temperaturas ambiente corrigidas e suas respectivas incertezas? A incerteza é dada por (σ T ) 2 = (σ Ta ) 2 + (σ Tg ) 2 6) Neste processo introduzimos muitos erros sistemáticos?