RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL, Exercícios de Física Experimental

Baixe RELATÓRIO FÍSICA EXPERIMENTAL e outras Exercícios em PDF para Física Experimental, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA DISCIPLINA FÍSICA EXPERIMENTAL I - TURMA 03 DOCENTE JOSSYL AMORIM RIBEIRO DE SOUZA DISCENTE GABRIEL FELIPE DE MELO SILVA MATRÍCULA 122111420 EXPERIMENTO 01 MEDIDAS DE TEMPO CAMPINA GRANDE - PB 2023 INTRODUÇÃO O presente experimento foi dividido em duas partes. Na etapa inicial, foi utilizada uma régua e dois participantes colaboraram. Na fase seguinte do experimento, foi empregado um pêndulo, suspenso por um barbante sobre uma régua com escala milimétrica e outro barbante. Também nesta parte, foi necessária a colaboração dos alunos que compõem o grupo. O experimento está preocupado com a medição do tempo e tem dois objetivos principais. Em primeiro lugar, visa determinar o tempo de reação – a duração entre o momento em que o primeiro participante solta a régua e o momento em que o segundo participante pega a régua solta. Em segundo lugar, na segunda parte, o objetivo é determinar a incerteza na medição do intervalo de tempo que o pêndulo leva para completar uma volta de um ponto à sua posição inicial. Em ambas as fases do experimento, foram feitas duas leituras. O experimento foi estruturado da seguinte forma:  Primeira fase um participante segurou a régua com a ponta indicando zero centímetro para baixo, enquanto o segundo participante se posicionou à frente e tentou pegar a régua após ela ser solta pelo primeiro participante. Depois que a régua foi pega, a distância do ponto zero é medido. Nessa abordagem, para a primeira leitura, um participante soltou a régua dez vezes para que o outro participante a pegasse e, da mesma forma, para a segunda leitura, os papéis foram invertidos, mantendo o processo.  Segunda fase o participante colocou a esfera – presa a um barbante – em movimento, garantindo que o barbante esteja o mais reto possível. Após esta configuração, uma liberação controlada foi iniciada. O participante, então, utilizou um cronômetro, gerenciado por outro participante, para medir o intervalo de tempo que o pêndulo leva para completar uma distância pré-determinada. Em resumo, o experimento foi estruturado em duas etapas, cada uma envolvendo configurações e medições específicas. O primeiro estágio foca no tempo de reação ao soltar e pegar uma régua, enquanto o segundo estágio foca na medição do tempo que um pêndulo leva para completar uma distância específica. Ambas as etapas exigem esforços colaborativos dos participantes envolvidos. Foram realizadas duas séries de leituras, cada uma composta por dez repetições, semelhante ao Estágio I. Durante o experimento foram coletados os seguintes dados: Etapa I-A (Distâncias de queda, dado em m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,26 0,18 0,23 0,19 0,10 0,25 0,08 0,17 0,07 0,10 Tabela 1 a segunda linha indica a repetição correspondente ao valor indicado na terceira linha. Etapa I-B (Distâncias de queda, dado em m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,19 0,11 0,07 0,04 0,10 0,07 0,12 0,05 0,10 0,06 Tabela 2 a segunda linha indica a repetição correspondente ao valor indicado na terceira linha. Etapa II-A (Intervalo de tempo, dado em segundos) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14:62 14:62 14:43 14:25 14:66 14:62 14:78 14:72 14:72 14:53 Tabela 3 a segunda linha indica a repetição correspondente ao valor indicado na terceira linha. Etapa II-B (Intervalo de tempo, dado em segundos) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14:69 14:69 14:72 14:69 14:66 14:62 14:62 14:69 14:59 14:66 Tabela 4 a segunda linha indica a repetição correspondente ao valor indicado na terceira linha. Utilizando os dados coletados apresentados nas tabelas acima, é possível derivar os tempos de queda da régua por meio de cálculos envolvendo a seguinte fórmula: S=1/2 g t2 , onde g=9,81 m /S2 t=√ 2 ∆ S g , onde∆ S=variação da posição daréguae g=9,81 m/ S2 Após a conclusão de todos os cálculos, os seguintes resultados foram obtidos: Utilizando os valores indicados na figura I-A, ao aplicar na fórmula mostrada acima, encontra- se os resultados da tabela III-A, exposta a seguir: III-A (Tempo de queda da régua para a primeira leitura, dado em segundos) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,2302 0,1916 0,2227 0,1968 0,1428 0,2258 0,1277 0,1862 0,1195 0,1428 Tabela 5 dados de tempo de queda da régua Já com os dados da tabela da etapa I-B, conclui-se: III-B (Tempo de queda da régua para a primeira leitura, dado em segundos) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,1968 0,1498 0,1195 0,0903 0,1428 0,1195 0,1498 0,1001 0,1428 0,1106 Tabela 6 dados de tempo de queda da régua A partir das duas últimas tabelas fornecidas, é possível calcular os valores médios dos tempos de queda da régua, que representam o tempo de reação dos participantes após o estímulo. Isso pode ser obtido somando os valores obtidos nas repetições de 1 a 10 e dividindo pelo número de participantes. Para a tabela III-A (0,23020,1916 0,2227 0,1968 0,1428 0,2258 0,1277 0,1862 0,1195 0,1428 ) 10 ¿ 1,7861 10 ¿0 ,1786 s Dessa forma, temos que o valor médio obtido pela tabela III-A é de aproximadamente 0,1786s. Para a tabela III-B (0,1968 0,1498 0,11950,09030,1428 0,1195 0,1498 0,1001 0,14280,1106 ) 10 ¿ 1,322 10 ¿0,1322 s Assim, obtém-se que o valor médio obtido pela tabela III-A é de aproximadamente 0,1322s. Ainda é possível calcular o valor médio de reação entre os dois participantes, basta somar os dois valores médios individuais encontrados e dividir por dois. (0,1786+0,1322) 2 ¿ 0,3108 2 ¿0,1554 s 0,155 Ou seja, o valor médio entre o participante um e o participante dois é de 0,155 segundos. As tabelas II-A e II-B também nos permitem realizar análises estatísticas de dados, derivando assim os valores médios e desvio padrão para o conjunto de intervalos de tempo. Neste caso, para valores médios, o método de cálculo permanece o mesmo do passo anterior. Para o quadro II-A (14 :62+14 : 62+14 :43+14 :25+14 :66+14 :62+14 :78+14 :72+14 :72+14 :53) 10 ¿ 145: 95 10 ¿14 :595 Ou seja, o valor médio observado no quadro II-A é de 14,595 segundos. Para o quadro II-A (14 :6 9+14:69+14 :72+14 : 69+14 :66+14 :62+14 :62+14:69+14 :59+14 :66) 10 ¿ 146: 63 10 ¿14:663 Ou seja, o valor médio observado no quadro II-B é de 14,663 segundos. Ainda é possível calcular o tempo médio obtido entre os dois participantes, basta somar os dois valores médios individuais encontrados e dividir por dois. (14 :595+14 :663) 2 ¿ 29,258 2 ¿14 :629 s Ou seja, o valor médio entre o participante um e o participante dois é de 14:629s. Para calcular o desvio padrão, deve-se, primeiramente, calcular o desvio médio (valor de cada valor obtido – valor médio) e após isso, pode-se, finalmente, calcular o desvio padrão das leituras. Fórmula para cálculo do desvio padrão: σ θ=√ 1 n−1 ¿¿ Valor do desvio padrão encontrado para o quadro IIA: 0 , 0 47143131 Dessa forma: t=(14 :595 ±0,0 471) Valor do desvio padrão encontrado para o quadro IIB: 0,120606385 Dessa forma: t=(14,663± 0,012) CONCLUSÃO Diante das informações apresentadas, pode-se deduzir que o tempo de reação tem grande importância para o sucesso de ações que demandam respostas rápidas. Ele serve como um indicador do tempo que o cérebro do indivíduo requer para processar e posteriormente formular uma ação responsiva. Além disso, pode-se afirmar que indivíduos distintos geram tempos de resposta variados. Assim, organizar e ordenar tempos de reação é essencial para mitigar erros de forma eficaz. Por outro lado, as incertezas decorrentes do experimento envolvendo o pêndulo indicam possíveis causas instrumentais ligadas aos equipamentos de medição. No entanto, como foi empregado um cronômetro digital, o valor da incerteza é normalmente fornecido pelo fabricante. Caso contrário, pode ser considerado como 0,01 segundos. Observou-se, entretanto, que as variações encontradas ocasionalmente excediam o intervalo estimado. Essa percepção levou ao entendimento de que fatores incontroláveis estavam em jogo, uma vez que os objetos utilizados não eram precisamente definidos ou precisos. Os principais fatores que contribuem para isso incluem: a) Os reflexos humanos não são instantâneos; os participantes precisam de um tempo para perceber a passagem do pêndulo pelo ponto desejado, seguido de seu tempo de reação antes de acionar o cronômetro.