Física Experimental: Eletromagnetismo. Aula 1. Introdução ao laboratório

Transcrição

1 Física Expeimental: Eletomagnetismo Aula 1 Intodução ao laboatóio 1

2 Conteúdo desta aula: -Objetivos... slides 3 4 -Divisão de gupos... slides 5 7 -Uso de equipamentos... slide 8 9 -Unidades Intenacionais... slides Algaismos significativos... slides Incetezas (popagação)... slides 17 4

3 Objetivos e funcionamento Esta disciplina tem como objetivo a obtenção, tatamento e análise de dados obtidos em expeimentos de eletomagnetismo (Física). Ela intoduz o uso de alguns apaelos de medida e metodologias de apesentação de esultados. Expeimentos ealizados neste módulo (e numeação): 1. Regas de Kicoff;. Campo magnético da Tea; 3. Cicuito RC; 4. Resistividade életica; 5. Lei de indução de Faaday; 6. Diodo semiconduto; 7. Campo magnético no cento de uma bobina; 8. Resistência intena de um voltímeto. 3

4 Objetivos e funcionamento O semeste é composto po 13 aulas: aulas intodutóias + dois blocos com 4 expeimentos cada - Aula 1: Intodução ao laboatóio - Aula : Metodologias. - Aulas 3 a 7 (expeimentos): Salas 045 ou 046. Regas de Kicoff;. Campo magnético da Tea;. Cicuito RC;. Resistividade életica;. 1 aula teá conteúdo definido pelo pofesso (1 avaliação). - Aulas 8 a 13 (expeimentos): Salas 045 ou 046. Lei de indução de Faaday;. Diodo semiconduto;. Campo magnético no cento de uma bobina;. Resistência intena de um voltímeto.. aulas com conteúdo definido pelo pof. (1 avaliação) 4

5 Divisão de gupos Neste módulo os alunos ealizaão os expeimentos em dupla. Nas salas ocoeão dois expeimentos em paalelo. É cucial lemba-se da odem de execução dos expeimentos, deteminada paa cada gupo. Esta odem se aplica a todo o semeste (anota, póximo slide). Os expeimentos (exceto em caso de avaliações) estão fixos em cada sala. Alunos e pofessoes se deslocam e tocam de sala uma vez duante o semeste. 5

6 Divisão de gupos A tabela abaixo sistematiza o pecuso de cada gupo: A distibuição de pontos é definida pelo pofesso. 6

7 Pausa: divisão dos gupos 7

8 Uso de equipamentos Multímeto: Usado paa medi coente/tensão/esistência Tensão contínua Liga/desliga Tensão altenada Resistência Coente contínua Conecto paa coentes altas Conecto usado paa medi tensão / esistência (na dieção do + da fonte) Use sempe este conecto na dieção da saída negativa da fonte.

9 Uso de equipamentos Sensoes PASCO: Utilizados na aquisição de medições de tensão ou coente em função do tempo (senso de tensão-coente). Pemitem visualiza tendências nestas vaiáveis físicas dietamente no computado, utilizando softwae específico. 9

10 Unidades intenacionais Nos expeimentos ealizados duante o cuso deve-se expessa esultados (valoes) e utilizá-los nos cálculos no sistema de unidades intenacionais. Kelvin K *Intevalos de tempeatua em gaus Celsius equivalem a intevalos em Kelvin, e são comumente utilizados em expeimentos de temodinâmica 10

11 Unidades intenacionais Algumas unidades intenacionais utilizadas são obtidas pela combinação das unidades fundamentais l 11

12 Potências de dez vs unidades 1

13 Algaismos significativos Na 1ª égua temos medidas com algaismos significativos, mas temos 3 algaismos significativos na ª égua (mais pecisa). O último algaismo de uma medida é o algaismo duvidoso (meno divisão de escala acessível paa uma medida dieta) 13

14 Algaismos significativos São algaismos significativos todos aqueles contados, da esqueda paa a dieita, a pati do pimeio algaismo difeente de zeo. Ao se efetua mudanças de unidade o númeo de algaismos significativos não se altea. 14

15 Algaismos significativos Potências de 10 não são pate dos algaismos significativos 15

16 Algaismos significativos Ao efetua a soma de esultados deve-se expessa valoes que sejam compatíveis com o valo de meno númeo de algaismos significativos (dente os oiginalmente obtidos). 16

17 Incetezas (dietas) 17

18 Incetezas (dietas) Em alguns casos uma vaiável do expeimento é medida muitas vezes, tonando a afeição de um pocesso mais pecisa. Deve-se então expessa o valo médio e a inceteza como o desvio da média. Ex: Medida do tempo até um pojétil lançado atingi o cão Lançamento Tempo (s) 1 1,93 1,89 3,01 4 1,95 5,0 t médio = (t 1 + t + t 3 + t 4 + t 5 ) / 5 t médio = <t> = 1,96 s Inceteza t = [ <t> - t 1 + <t> - t + <t> - t 3 + <t> - t 4 + <t> - t 5 ] / 5 t = 0,044s Declae então: t = (1,96 0,04) s 18

19 Popagação de incetezas Em muitos casos não é possível afei dietamente o valo da inceteza de uma medida cujo esultado é obtido a pati de um gupo de vaiáveis (e valoes). É necessáio então utiliza alguns cálculos simples paa se obte a inceteza final. Ex: queemos sabe o volume de um cilindo de gás cujas dimensões estão declaadas abaixo Raio da base = (0,14 0,01) m Altua do cilindo = (1,38 0,05) m Sabendo que V = calcule V 19

20 Incetezas (gáficos) Utilizamos análise gáfica (discutida em detales na ª aula do cuso) paa obte um esultado mais peciso e eficaz em elação à análise de uma tabela de dados (usada apenas em medidas dietas). Exemplo: considee as medidas de coente e tensão paa afeição da esistência elética de um elemento esistivo ômico (V = R I) Tensão (V) Coente (A) 1,0 0,05,0 0,098 3,0 0,151 4,0 0,195 5,0 0,44 PELA TABELA (NÃO FAZER!!) R médio = (V 1 /I 1 + V /I + V 3 /I 3 + V 4 /I 4 + V 5 /I 5 ) / 5 R médio = <R> = 0,7 Inceteza pela tabela (Não faze!!!) R = [ <R> - R 1 + <R> - R + <R> - R 3 + <R> - R 4 + <R> - R 5 ] / 5 R = 0,4 0

21 Incetezas (gáficos) Ao faze um gáfico dos dados expeimentais de V e I, enconta-se o valo de R como a inclinação da eta, cuja inceteza é dietamente fonecida pelo pocesso de egessão linea (ª aula).

22 Popagação de incetezas Cálculo simplificado paa uma função polinomial: ex: V V V paa c c p b b p a a p Y Y ou c c p b b p a a p Y Y c b a Y p p p

23 3 Popagação de incetezas Método geal paa uma função qualque (deivadas paciais) 3 1 ) ( V V V V paa c c Y b b Y a a Y Y c b a Y p p p

24 4 Popagação de incetezas Note que, patindo de: Dividindo-se os dois lados po ) ( V V V V