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Engenharia Elétrica ·

Física Teórica e Experimental 2

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Laboratório • O Laboratório de Física Experimental foi idealizado com o intuito de desenvolver no aluno o comportamento crítico diante dos fenômenos físicos. • Os benefícios que os trabalhos práticos podem proporcionar dependem fortemente do interesse e desempenho dos alunos. Discussões com professores e colegas são muito importantes para esclarecer e completar as demandas do experimento. • As aulas/atividades de laboratório serão semanais. Os experimentos presenciais serão realizados no Laboratório da sala 3046F. Como escrever um bom relatório? As principais características de um bom relatório são a objetividade e a clareza. Os relatórios devem, geralmente, conter: 1. Identificação 2. Introdução 3. Objetivos 4. Materiais e métodos 5. Resultados e discussões 6. Conclusões 7. Referências 8. Anexos (se houver) Identificação Introdução • Descreve do que trata o experimento. Qual o fenômeno físico, lei ou princípio estudado e suas características principais. Resumo teórico para situar a experiência. Exposição dos conceitos teóricos usados. Deve conter referências à literatura pertinente. Objetivo • Mostrar uma descrição sucinta do que se pretende obter com a experiência. • Nome da disciplina • Título da experiência • Nome completo dos integrantes. • Turma a que pertence o grupo ou cada integrante • Data de realização do experimento e entrega do relatório. Materiais e Métodos (Procedimento experimental) Resultados e Discussões • Apresentar os dados coletados através de tabelas. Apresentar os erros e precisões de cada equipamento. • Apresentar os resultados obtidos a partir do tratamento dos dados brutos (coletados) usando algum modelo teórico, chegando a valores finais, junto com a avaliação final do erro. Não é necessário indicar as contas intermediárias efetuadas, mas as equações utilizadas devem estar explicitadas. Apresentar as grandezas obtidas através da análise dos gráficos. • Descrever os materiais e aparelhos utilizados para a realização do experimento bem como seu princípio de funcionamento quando esse fato for relevante para o resultado do experimento. Para auxiliar na descrição do material ou equipamento utilizado, faça uma figura (esboço ou esquema) indicando, se for o caso, partes do equipamento com números, letras ou palavras. • Descrever cada passo da realização do experimento. É importante descrever o que você fez e não necessariamente o que está proposto, justificando e discutindo a escolha. Conclusão Referências bibliográficas • Apresentar a comparação entre a teoria e o experimento. Mostrar uma explicação para os resultados obtidos baseada na teoria. Procurar explicar o motivo e a origem das possíveis discrepâncias. • Todo relatório deve apresentar um número adequado de fontes bibliográficas. Seguir as normas ABNT para descrição das referências. MEDIÇÕES, ERROS E INCERTEZAS EXPERIMENTAIS • Algumas definições: Medição Ato de medir As medições podem ser diretas ou indiretas. Medida Termo usado para se referir ao valor numérico (e unidade) resultante de uma medição Dados experimentais Valores obtidos nas medições diretas. Resultados experimentais Valores geralmente obtidos após serem realizados cálculos com os dados experimentais. Exatidão (ou acurácia) Quão próximo um valor está do seu valor verdadeiro. Precisão Quão próximo os valores medidos estão. Quão repetível uma medição é. Preciso Impreciso Exato Inexato Incerteza • Significa dúvida. • Reflete a falta de conhecimento exato do valor do mensurando. • Só pode ser obtida e interpretada em termos probabilísticos Erro • Resultado a medição menos o valor verdadeiro do mensurando. • Desconhecendo-se o valor verdadeiro, desconhece-se o erro. • Diversos parâmetros induzem erro. Erro de medição Mensurando Sistema de medição Valor verdadeiro Valor indicado Operador Sistema de medição Fatores externos Fontes de erro Retroação Tipos de erros Erros aleatórios 𝑒 = 𝑥 − 𝑥𝑣 𝑥𝑣 × 100% Erro relativo Erros sistemáticos Erros grosseiros Tipos de incertezas Incerteza estatística (tipo A) Incerteza instrumental (tipo B) Relacionada à precisão do equipamento de medição. 𝜎𝐵 = 𝜎𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 Se não estiver indicada no instrumento será o “limite de erro”: • A menor divisão, para instrumentos digitais • Metade da menor divisão, para instrumentos analógicos Incerteza combinada Incerteza total associada à medida. Exemplo: medição numa régua graduada em cm. Propagação de incertezas • Avaliação da incerteza associada a medições indiretas. • Determina a incerteza padrão de uma grandeza física que é função de várias variáveis. • A incerteza da grandeza calculada 𝜎𝑍 é obtida a partir da seguinte relação: Onde 𝜕𝑧 𝜕𝑥𝑖 indica a derivada parcial da grandeza calculada z em relação à grandeza medida 𝑥𝑖. Algarismos significativos • Ao expressar uma medida é necessário saber expressar o número de algarismos com que se pode escrever tal medida. • O resultado final de uma medida deve ser expresso utilizando apenas algarismos significativos. • Voltando ao exemplo da régua graduada em centímetros: Resultado: M = 14,4 ± 0,5 cm. • Na prática, o número de dígitos ou algarismos que devem ser apresentados num resultado experimental é determinado pela incerteza associada a ele. • Exemplos: Medição Tempo (s) Comprimento (cm) Massa (kg) x1 0,432 14,4 4 x2 0,447 14,5 4 x3 0,435 14,4 4 x4 0,442 14,3 4 x5 0,451 14,3 4 xmédio 0,4414 14,3800 4 σ 0,00795613 0,083666003 0 σA 0,00355809 0,037416574 0 σB 0,001 0,5 1 σC 0,00369594 0,501398045 1 • Tempo: t = 0,441 ± 0,004 s • Comprimento: L = 14,4 ± 0,5 cm • Massa: m = 4 ± 1 kg Bibliografia • ABNT/INMETRO. Guia para expressão da incerteza de medição. 3ª Edição Brasileira. Rio de Janeiro, 2003. • Vuolo, J.H. Avaliação e expressão de incerteza em medição. Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 21, no. 3, 1999.