UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR DOM BOSCOENGENHARIA CIVIL3 PERODO
FSICA EXPERIMENTAL IProf Doutor: DEN SANTOS
EXPERIMENTO 01
2015.2
1.INTRODUOObservao e experimentao so, ao mesmo tempo, o ponto de
partida e o teste fundamental para a deduo de leis naturais. Por se
tratar de uma cincia natural, a fsica parte de dados experimentais,
mas por outro lado a experincia tambm pode surgir de teorias a fim
de comprovar sua validade atravs da prtica.Entretanto, Embora a
cincia se construa com dados experimentais, da mesma forma que uma
casa se constri com tijolos, uma coleo de dados experimentais ainda
no cincia, da mesma forma que uma coleo de tijolos no uma casa
(Poincar).O primeiro passo ao se realizar um estudo de fenmenos
fazer a abstrao dos fatos concentrando a ateno para os pontos mais
importantes. Uma vez atingindo certo estgio de conceitos e modelos,
pode-se formular leis, por meio do processo indutivo, as quais sero
utilizadas para descrever tais fenmenos fsicos.Ns, alunos da
disciplina Fsica Experimental 1, realizamos experimentos, na
presena do Prof. Dr den santos, os quais tiveram como temas O
movimento e a trajetria, Grandezas fsicas, o SI e a medio, Os
algarismos significativos, a teoria dos erros, os desvios e as
incertezas e por fim A medio e alguns instrumentos utilizados para
medir. Esses seconstituem na visualizao prtica de assuntos como:
repouso e movimento, posio, deslocamento,referencial, distncia,
trajetria, grandezas escalar e vetorial, mltiplos e submltiplos,
diferenciao de erros, medio e algarismos significativos.Com tais
conhecimentos adquiridos podemos identificar na engenharia as suas
respectivas aplicaes.
2.OBJETIVOSEste ensaio tem como objetivo aprimorar os
conhecimentos dos alunos em nos determinados temas, tornando-os
capazes identificar, descrever e analisar com uma viso tcnica tais
assuntos.No tema O movimento e a trajetria o aluno deve saber:
identificar e descrever sistemas de referncia, repouso e movimento,
alm de suas caractersticas tais como posio, deslocamento, distncia
e trajetria; comparar repouso e movimento, mencionando que
oprimeiro e a trajetria dependem do sistema de referncia
considerado; utilizar conhecimentos de sistema de referncia no
estudo dos movimentos e por fim classificar tais movimentos segundo
a sua trajetria.No tema As grandezas fsicas, o SI e a medio o
experimentador deve desenvolver as competncias para conceituar
grandezas e diferenci-las em fundamentais e derivadas, alm de
conceituar medies e diferenciar mltiplos e submltiplos.J no tema Os
algarismos significativos, a teoria dos erros, os desvios e as
incertezas, este deve ter como habilidade saber: conceituar medida
e diferenciar erro grosseiro, erro sistmico e erro acidental;
conceituar preciso, erro instrumental, desvio avaliado de uma
medida, erro de uma medida e desvio de uma medida; determinar o
valor mais provvel na mensurao de uma grandeza e por ltimo aplicar
de forma conveniente estes conceitos.E no ltimo tema proposto, A
medio e alguns instrumentos utilizados para medir, o estudante
deve: reconhecer, mencionar e usar alguns instrumentos utilizados
na fsica, realizando as devidas observaes.
3.1. MATERIAL E MTODOSA fim de obter resultados precisos e
eficazes, utilizamos desde o princpio os materiais necessrios para
nossa experincia. Para o primeiro experimento foi utilizado uma de
papel milimetrado, fita adesiva, uma rgua de escala em mm e uma
lapiseira. Para o segundo experimento utilizamos rguas de
diferentes medidas (decimetrada, centimetrada e milimetrada). Por
ltimo, utilizamos o paqumetro, o dinammetro e o disco de
Hartl.Primeiramente foi utilizado o papel milimetrado, sendo este
fixado sobre a mesa com fita adesiva, evitando que o mesmo se
deslocasse. Foram ento assinalados dois pontos distintos, A e B,
distantes 25 centmetros um do outro e acima da diagonal, a qual
contm o ponto O da folha. Aps tal procedimento foi traada uma curva
contnua ligando o ponto A ao B, descrevendo uma trajetria.O ponto C
foi ento demarcado em cima da trajetria descrita anteriormente, e
posteriormente foi unido ao ponto A atravs de um segmento de reta
AC, denominado . Observamos que o deslocamento AC depende
unicamente dos pontos inicial (A) e final (C).Aps esse passo
traamos outras trs trajetrias distintas, entre os pontos A e C.
Percebemos que se a trajetria for parbola o movimento ser
denominado parablico. Caso seja uma reta, movimento retilneo, se
for uma circunferncia, movimento circular, e se for uma curva
qualquer, movimento curvilneo.Removendo as fitas adesivas, as quais
prendiam o papel mesa, e pondo a ponteira da lapiseira sobre o
ponto A e apoiando os cotovelos sobre a mesa, um dos integrantes do
grupo puxou lentamente a folha de papel at que a ponta da lapiseira
alcanasse o ponto B, descrevendo novamente uma trajetria. Para uma
melhor identificao dos pontos, foram traados os eixos X e Y do
sistema cartesiano, podendo dessa forma estabelecer as coordenadas
aos respectivos pontos A, B e C.Traamos, em seguida, seguimentos de
reta do ponto de origem O aos pontos A, B e C, determinando os
seguimentos ,, simbolizados respectivamente por , e . Feito isto,
encontramos o tamanho (mdulo), inclinao (direo) e para onde o vetor
posio aponta (sentido).Aps finalizar o primeiro tema, lemos o
capitulo cujo tema As grandezas fsicas, o SI e a medio, com intuito
de obter conhecimento necessrio para a execuo do prximo
experimento, cujo tema Os algarismos significativos, a teoria dos
erros, os desvios e as incertezas.Prosseguindo, tiramos a medida,
de forma direta, da lateral da folha do caderno de experimentos com
rguas de diferentes escalas (milimetrada, centimetrada e
decimetrada), aps isso convertemos os valores obtidos para a
unidade padro, o metro, considerando o ltimo algarismo de cada
medida, como algarismo duvidoso. Tambm identificamos a quantidade
de algarismos significativos em cada medida convertida.Tendo
concludo isso, foi estudado os conceitos de erros de uma medida.
Por definio, o erro de uma medida a diferena entres o maior e o
menor valores medidos, sendo definido pela equao: . O erro
grosseiro ocorre por falha do experimentador, j o erro sistemtico
pode ocorrer por trs motivos: ou instrumento defeituoso ou
inadequao do mtodo empregado durante a medio ou falha de algum dos
sentidos do observador. Estudamos tambm a sensibilidade, e foi
observado que essa e o erro andam juntos. Atentamos que, quanto
menor for a escala da rgua mais precisa ela , aumentando
consequentemente sua sensibilidade.Por mais que um experimento
ocorra de forma perfeita, no possvel determinar o valor verdadeiro,
mas o que se encontra o valor numrico mais prximo do real. Dessa
forma devemos adotar uma margem de erro, onde o valor verdadeiro se
encontra contido nesse pequeno intervalo. Podemos definir o valor
verdadeiro pela equao:.E por fim estudamos o tema A medio e alguns
instrumentos utilizados para medir, no qual aprendemos a manusear
de forma correta o paqumetro e o dinammetro. O paqumetro utilizado
para realizar medies de dimenses externas, internas, profundidade e
ressalto de peas. J o dinammetro utilizado para medies de fora.
4. RESULTADOS E DISCUSSESAnalisando as trajetrias descritas pelo
mvel, ponteira da lapiseira, observamos que o deslocamento
independe da trajetria traada, se baseando exclusivamente na menor
distncia entre os dois pontos. J a distncia percorrida definida
pela trajetria descrita.Aps ter traado, os eixos X e Y,
determinamos as coordenadas (10,10), (207,164) e (118,82) dos
pontos A, B e C, respectivamente. Depois traamos os seguimentos , e
determinamos os mdulos dos vetores posio, e , utilizando das
coordenadas cartesianas, de modo que: ; coincide com a origem.; .
Para encontrar a direo dos mesmos utilizamos arctg, da seguinte
maneira:;; .E por fim identificamos o sentido dos vetores, os quais
apontam para o nordeste da folha de papel
milimetrado.Posteriormente, ao puxar o papel, foi notvel o
deslocamento da lapiseira em relao ao mesmo, no entanto a mesma
continuou em repouso em relao ao canto da sala. Observamos tambm
que o papel se moveu em relao ao canto da sala, mas no se deslocou
em relao ao ponto A traado no mesmo.Deduzindo que no existe repouso
absoluto entre os corpos, independentemente do referencial
utilizado.Aps anotar as medidas adquiridas da lateral da folha,
encontramos com a rgua decimetrada o valor de 2,9 dm, onde o nmero
9 algarismo duvidoso, e o nmero 2 algarismo significativo.
Convertendo este valor para a unidade padro, temos 0,29 m. Tirando
as medidas com a rgua centimetrada encontramos o valor de 29,8 cm,
onde o algarismo 8 duvidoso, e os algarismos 2 e 9 so
significativos. Ao converte-los para metro encontramos 0,298 m. Por
ultimo, utilizando a rgua milimetrada encontramos 297,5 mm, no qual
5 duvidoso e os outros 3 algarismos so significativos. Convertendo
para metro obtivemos 0,2975 m.De acordo com o conceito de teoria
dos erros, o valor mais provvel de uma srie de medidas de uma
determinada grandeza, a mdia aritmtica dos valores obtidos. Assim o
valor mais provvel obtido pela formula:
Tendo como resultados dos integrantes do grupo, o valor obtido
:
5. CONCLUSODevido ao estudo experimental de tais situaes,
podemos comprovar as teorias relacionadas aos assuntos trabalhados,
alm de visualizar a aplicao prtica de tais teorias no cotidiano do
engenheiro.Com tais estudos e experincias percebemos que de
fundamental importncia o conhecimento dos referidos assuntos para o
engenheiro civil, tendo aplicao prtica no seu dia a dia
profissional.
6. REFERNCIAS
H. MOYSS NUSSENZVEIG. CURSO DE FSICA BSICA - 1 MECNICA, 3
edio
Walker, Jearl; Halliday, David; Resnick, Robert. Fundamentos de
Fsica 1 - Mecnica - 9 Ed. 2012
Apostila de Fsica Experimental 1
