Medição - 1 · Expressos em múltiplos de 10 ou 1/10. Os nomes das unidades são obtidos adicionando-se o prefixo ao nome da unidade fundamental associada à grandeza em questão

Medição - 1

Alexandre Diehl

Departamento de Física – UFPel

FGA 2

Natureza da Física

A Física como ciência experimental

Os fenômenos naturais são observados, procurando pelos padrões e princípios que os descrevem.

São propostas teorias que compilam estes padrões e princípios.

Eventualmente, uma teoria pode prever a realização de um experimento.

Toda teoria tem um limite de validade

Uma teoria é um modelo simplificado do problema físico real.

Uma teoria possui limites de aplicação. Fora deles, a teoria deixa de valer.

Uma teoria em Física é substituída por outra, sempre que o seu limite de validade é atingido.

FGA 3

Natureza da Física

Simplificações óbvias

Sem resistência do ar (movimento no vácuo).

As dimensões dos objetos é irrelevante (conceito de partícula).

Não existe variação da aceleração da gravidade no local.

Teoria de queda livre de Galileu (1564-1642)

FGA 4

Natureza da Física

Todo experimento envolve uma medida Física

O ato de medir é quantificado através de números, associados com o conceito de grandeza Física.

Grandeza Física

Número usado para descrever quantitativamente um fenômeno físico.

Sempre que uma grandeza pode ser definida a partir da sua medida, dizemos que temos uma definição operacional da grandeza (exemplo: medida de distância).

Algumas grandezas são definidas a partir de relações entre outras grandezas físicas (exemplo: velocidade).

Toda grandeza exige uma unidade para ser definida de forma precisa.

FGA 5

Unidades em Física

Unidade em Física

Padrão de referência usado como comparativo durante a medição de uma grandeza Física.

Sistema Internacional (SI)

Sistema desenvolvido por um congresso internacional e adotado por quase todos os países industrializados (Estados Unidos é uma das exceções).

Adotado desde 1960.

Baseado no sistema métrico (1791, como herança da revolução Francesa).

Adota o chamado sistema MKSA (metro-quilograma-segundo-ampère) de unidades.

FGA 6

Unidades em Física

Padrão de Comprimento

Academia de Ciências da França (1791)

1 metro = 1/10.000.000 da distância entre o Pólo Norte e a linha do Equador

Desvantagens

altamente impreciso.

Difícil reproduzir padrões físicos de comparação e aferição, disponibilizados para os países que adotam o SI.

Vantagens

Início de um padrão único.

FGA 7

Unidades em Física

Padrão de Comprimento

1960 – 1983: uso de um padrão atômico para a definição do metro, usando o comprimento de onda da luz vermelho-laranja emitida pelos átomos de criptônio (86Kr).

Metro é a distância que a luz percorre no vácuo em uma fração de 1/299.792.458 do segundo.

Vantagens

Não é necessário reproduzir padrões físicos.

O experimento é reprodutível e preciso em qualquer laboratório.

FGA 8

Unidades em Física

Padrão de Tempo

Academia de Ciências da França (1791)

Segundo é definido como o intervalo de tempo necessário para que um pêndulo de 1 metro de comprimento oscile de um lado para outro (1 período)

1889 – 1967

A unidade de tempo é definida como certa fração do dia solar médio, definido como a média de intervalos de tempo entre sucessivas observações do Sol em seu ponto mais elevado no céu.

1967

Uso de relógios atômicos, que medem a radiação emitida por átomos de césio, quando bombardeados por micro-ondas.

Um segundo é definido como o tempo necessário para a ocorrência de 9.192.631.770 ciclos desta radiação.

FGA 9

Unidades em Física

Padrão de Massa

A unidade de massa é o quilograma (kg)

Definida como a massa de um cilindro feito de uma liga de platina e irídio.

O cilindro é mantido na Agência Internacional de Pesos e Medidas na França.

Voltaremos a falar dela no tópico sobre Dinâmica da

Partícula.

FGA 10

Unidades em Física

Prefixos das unidades

Usados para a definição de unidades (não fundamentais) maiores e menores para as grandezas físicas.

Expressos em múltiplos de 10 ou 1/10.

Os nomes das unidades são obtidos adicionando-se o prefixo ao nome da unidade fundamental associada à grandeza em questão.

1 km = 1000 m = 103 m

1 ps = 0.000000000001 s = 10-12 s

1 kW = 1000 W = 103 W

FGA 11

Unidades em Física


Unidade fundamental

Menores mais usadas

Maiores mais usadas

FGA 12

Unidades em Física


FGA 13

Unidades em Física


https://youtu.be/h6FXiNSgf8gVídeo:

https://youtu.be/h6FXiNSgf8g

FGA 14

Unidades em Física


FGA 15

Unidades em Física


A escala é logaritmica

FGA 16

Unidades em Física

O sistema Inglês

Sistema anterior ao SI, associado ao império Britânico, ainda usado em países como os Estados Unidos.

Unidade de comprimento: jarda (yd)

Frações da unidade

polegada (in) = 1/36 yd

pé (ft) = 1/3 yd

Múltiplos da unidade

rod = 5.5 yd

furlong = 220 yd

milha (mi) = 1760 yd

1 yd = 0.9144 m

1 in = 2.54 cm

1 ft = 30.48 cm

1 mi = 1.609344 km

Relação com o SI

FGA 17

Unidades em Física

Conversão entre as unidades

Unidades relacionadas com uma mesma grandeza física podem ser convertidas entre si.

Método de conversão em cadeia

Multiplicamos a grandeza física original por um fator de conversão, cuja razão entre as unidades é igual a um fator unitário.

FGA 18

Unidades em Física

Método de conversão em cadeia entre as unidades


FGA 19

Unidades em Física

Método de conversão em cadeia entre as unidades


FGA 20

Unidades em Física

Algarismos significativos numa grandeza física

Associados com a precisão (ou acurácia) e a incerteza de uma medida experimental de uma grandeza física.

O número de algarismos significativos de uma grandeza é formado pelos números corretos (acurácia) e por um número duvidoso (incerteza, associada com a menor divisão do aparelho de medida).

Qual é o comprimento do polegar, medido por uma régua com escala em centímetros?

2.6 cm

Dois algarismos significativos: 2 é o correto e 6 é o duvidoso

FGA 21

Unidades em Física



2.6 cm

O que significa 2.6000 cm nesta medida?

Nada, pois a régua não oferece esta precisão na medida. A incerteza da medida é 0.1 cm (limite de precisão da régua)

Podemos arredondar o valor para 2 cm?

Sim, mas teríamos uma estimativa do comprimento pior.

Erramos “menos” se arredondarmos para 3 cm.

FGA 22

Unidades em Física



2.6 cm

Qual o valor obtido se multiplicarmos este comprimento por π?

2 algarismos significativos



FGA 23

Unidades em Física



2.6 cm

Qual o valor obtido se multiplicarmos este comprimento por π?




Quando multiplicamos (ou dividimos) números, o número de algarismos significativos do resultado não pode ser maior do que o menor número de algarismos significativos dos fatores envolvidos na operação.

Quando multiplicamos (ou dividimos) números, o número de algarismos significativos do resultado não pode ser maior do que o menor número de algarismos significativos dos fatores envolvidos na operação.

FGA 24

Unidades em Física


E na soma (e subtração) de números, qual é o número de algarismos significativos do resultado?

Primeiro arredondamos os valores dos algarismos significativos,a fim de igualarmos as casas decimais.

O resultado de uma soma (e subtração) deve ser relatado com o mesmo número de casas decimais que o termo com o menor número de casas decimais.

O resultado de uma soma (e subtração) deve ser relatado com o mesmo número de casas decimais que o termo com o menor número de casas decimais.

FGA 25

Unidades em Física


Quantos algarismos significativos temos?


De forma geral

Zeros à esquerda do ponto decimal não contam para o número de algarismos significativos.

Zeros à direita do ponto decimal contam para o número de algarismos significativos.

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