Física Experimental: Termodinâmica. Aula 1. Introdução ao laboratório

Transcrição

1 Física Exeimental: Temodinâmica Aula 1 Intodução ao laboatóio 1

2 Conteúdo desta aula: -Objetivos... slides 3 4 -Divisão de guos... slides 5 7 -Uso de equiamentos... slide 8 -Unidades Intenacionais... slides Algaismos significativos... slides Incetezas (oagação)... slides 0 3

3 Objetivos e funcionamento Esta discilina tem como objetivo a obtenção, tatamento e análise de dados obtidos em exeimentos de temodinâmica (Física). Ela intoduz o uso de alguns aaelos de medida e metodologias de aesentação de esultados. Exeimentos ealizados neste módulo (e numeação): 1. Deteminação do calo esecífico do alumínio;. Deteminação da caacidade témica de um caloímeto; 3. Gases ideais; 4. Calibação de um temoa; 5. Calo esecífico de um gás; 6. Tensão sueficial; 7. Equivalente mecânico do calo; 8. Defomação Inelástica e ocesso ievesível. 3

4 Objetivos e funcionamento O semeste é comosto o 13 aulas: aulas intodutóias + dois blocos com 4 exeimentos cada - Aula 1: Intodução ao laboatóio - Aula : Metodologias. - Aulas 3 a 7 (exeimentos): Salas 04 ou 044. Deteminação do calo esecífico do alumínio. Deteminação da caacidade témica de um caloímeto. Gases Ideais. Calibação de um temoa. 1 aula teá conteúdo definido elo ofesso (1 avaliação). - Aulas 8 a 13 (exeimentos): Salas 04 ou 044. Defomação inelástica e ocesso ievesível. Equivalência foça-tabalo. Calo esecífico de um gás (Método de Rücadt).. Tensão sueficial. aulas com conteúdo definido elo of. (1 avaliação) 4

5 Divisão de guos Neste módulo os alunos ealizaão os exeimentos em dula. Nas salas ocoeão dois exeimentos em aalelo. É cucial lemba-se da odem de execução dos exeimentos, deteminada aa cada guo. Esta odem se alica a todo o semeste (anota, óximo slide). Os exeimentos (exceto em caso de avaliações) estão fixos em cada sala. Alunos e ofessoes se deslocam e tocam de sala uma vez duante o semeste. 5

6 Divisão de guos A tabela abaixo sistematiza o ecuso de cada guo: A distibuição de ontos é definida elo ofesso. 6

7 Pausa: divisão dos guos 7

8 Uso de equiamentos Sensoes PASCO: Utilizados na aquisição de temeatua e essão em função do temo (temômetos digitais e sensoes de baixa essão). Pemitem visualiza tendências nestas vaiáveis físicas dietamente no comutado, utilizando softwae esecífico. 8

9 Unidades intenacionais Nos exeimentos ealizados duante o cuso deve-se exessa esultados (valoes) e utilizá-los nos cálculos no sistema de unidades intenacionais. Kelvin K *Intevalos de temeatua em gaus Celsius equivalem a intevalos em Kelvin, e são comumente utilizados em exeimentos de temodinâmica 9

10 Unidades intenacionais Algumas unidades intenacionais utilizadas são obtidas ela combinação das unidades fundamentais l 10

11 Potências de dez vs unidades 11

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

13 Algaismos significativos São algaismos significativos todos aqueles contados, da esqueda aa a dieita, a ati do imeio algaismo difeente de zeo. Ao se efetua mudanças de unidade o númeo de algaismos significativos não se altea. 13

14 Algaismos significativos Potências de 10 não são ate dos algaismos significativos 14

15 Algaismos significativos Ao efetua a soma de esultados deve-se exessa valoes que sejam comatíveis com o valo de meno númeo de algaismos significativos (dente os oiginalmente obtidos). 15

16 Incetezas (dietas) 16

17 Incetezas (dietas) Em alguns casos uma vaiável do exeimento é medida muitas vezes, tonando a afeição de um ocesso mais ecisa. Deve-se então exessa o valo médio e a inceteza como o desvio da média. Ex: Medida do temo até um ojétil lançado atingi o cão Lançamento Temo (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 17

18 Incetezas (gáficos) Utilizamos análise gáfica (discutida em detales na ª aula do cuso) aa obte um esultado mais eciso e eficaz em elação à análise de uma tabela de dados (usada aenas em medidas dietas). Exemlo: considee as medidas de coente e tensão aa 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 ela tabela (Não faze!!!) R = [ <R> - R 1 + <R> - R + <R> - R 3 + <R> - R 4 + <R> - R 5 ] / 5 R = 0,4 18

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

20 Poagação de incetezas Em muitos casos não é ossível afei dietamente o valo da inceteza de uma medida cujo esultado é obtido a ati de um guo de vaiáveis (e valoes). É necessáio então utiliza alguns cálculos simles aa 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 0

21 1 Poagação de incetezas Cálculo simlificado aa uma função olinomial: ex: V V V aa c c b b a a Y Y ou c c b b a a Y Y c b a Y

22 Poagação de incetezas Método geal aa uma função qualque (deivadas aciais) 3 1 ) ( V V V V aa c c Y b b Y a a Y Y c b a Y

23 3 Poagação de incetezas Note que, atindo de: Dividindo-se os dois lados o ) ( V V V V