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Medidas em Física A Física é uma ciência cujo objeto de estudo é a Natureza. Particularmente na Mecânica, o que vamos estudar ao longo desse ano, estuda-se o movimento e suas possíveis causas e origens. Ao estudar um dado fenômeno físico interessa-nos entender como certas propriedades ou grandezas associadas aos corpos participam desse fenômeno. O procedimento adotado nesse estudo é chamado de método científico, e é basicamente composto de três etapas: observação, raciocínio (abstração) e experimentação. A primeira etapa é a observação do fenômeno a ser compreendido. Realizam-se experiências para poder repetir a observação e isolar, se necessário, o fenômeno de interesse. Na etapa de abstração, propõe-se um modelo (hipótese) com o propósito de explicar e descrever o fenômeno. Finalmente, esta hipótese sugere novas experiências cujos resultados irão ou não confirmar a hipótese feita; se ela se mostra adequada para explicar um grande número de fatos, constitui se no que chamamos de uma lei física. Estas leis são quantitativas, ou seja, devem ser expressas por funções matemáticas. Assim, para estabelecermos uma lei física está implícito que devemos avaliar quantitativamente uma ou mais grandezas físicas, e, portanto realizar medidas. É importante notar que praticamente todas as teorias físicas conhecidas representam aproximações aplicáveis num certo domínio da experiência. Assim, por exemplo, as leis da mecânica clássica são aplicáveis aos movimentos usuais de objetos macroscópicos, mas deixam de valer em determinadas situações. Por exemplo, quando as velocidades são comparáveis com a da luz, deve-se levar em conta efeitos relativísticos. Já para objetos em escala atômica, é necessário empregar a mecânica quântica. Entretanto, o surgimento de uma nova teoria não inutiliza as teorias precedentes. É por isso que continuamos utilizando a mecânica newtoniana, desde que estejamos em seu domínio de validade. A Física é uma ciência experimental quantitativa e como tal é uma ciência de medidas.


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Objetivos: Realizar medidas diretas (diâmetro, comprimento, largura, espessura e massa) expressando-as com a quantidade correta de algarismos significativos. Realizar medidas indiretas (área, volume, densidade, densidade superficial), expressando-as com a quantidade correta de algarismos significativos após as operações matemáticas necessárias. Materiais: 3 Réguas com escalas diferentes; 1 Paquímetro; 3 Discos com raios diferentes; 1 Bloco de madeira; 1 Metro articulado; 1 Barbante; 2 Balanças; Procedimento: 1ª Parte. Em cada bancada há um conjunto de 3 réguas, cada uma delas graduada com escalas diferentes. As escalas não são de unidades conhecidas. Elas estão intituladas de Escala 1, Escala 2 e Escala 3. Em sua bancada há duas marcas que definem determinados comprimentos. Meça cada comprimento utilizando as três escalas e anote o resultado nas tabelas abaixo: COMPRIMENTO 1 ESCALA 1 2 3

VALOR DA MEDIDA

ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

ALGARISMOS CORRETOS

ALGARISMO DUVIDOSO


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Página| Tabela1. 1

COMPRIMENTO 2 ESCALA

VALOR DA MEDIDA

ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

ALGARISMOS CORRETOS

ALGARISMO DUVIDOSO

1 2 3 Tabela1. 2

2.ª Parte. Você já deve ter ouvido falar que número π é um número irracional que se obtém dividindo o comprimento de uma circunferência qualquer pelo seu diâmetro. Para obter experimentalmente o valor desse número, proceda da seguinte maneira: 1º - Com o auxílio de um barbante e da régua comum, meça o comprimento da circunferência de cada um dos discos que estão sobre a sua bancada e anote na tabela 3. 2º - Meça o diâmetro de cada um dos discos e anote na tabela 1.3. MEDIDA

DISCO 1

DISCO 2

DISCO 3

COMPRIMENTO (mm) DIÂMETRO (mm) Tabela1. 3

Agora, usando os valores da tabela, vamos calcular o valor de π para cada disco.


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C = 2πR onde R = d/2 logo π = C/2R VALOR DE π CALCULADO

π1 =

π2 =

π3 =

πm =

Tabela1. 4

3.ª Parte Meça as arestas a,b e c, do bloco de madeira que está sobre a bancada usando o paquímetro e anote os dados na tabela 5. ARESTA (a)

ARESTA (b)

ARESTA (c)

Tabela1. 5

Paquímetro:

Figura 1. 1

Elementos do paquímetro. 1: encostos, 2: orelhas, 3: haste de profundidade, 4: escala inferior (graduada em centímetros), 5: escala superior (graduada em polegadas), 6: nônio ou vernier inferior (cm), 7: nônio ou vernier superior (polegada).


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As réguas simples têm como menor divisão de escala o milímetro (10-3 m), o que permite medidas com o algarismo duvidoso na casa dos décimos de milímetro, por exemplo, 123,4562 m. Torna-se inviável dividir o milímetro das réguas em décimos de milímetro, o que permitiria leituras do tipo: 123,45624 m. Neste caso, os traços seriam tão próximos que seria quase impossível vê-los a olho nu. Para ultrapassar essa dificuldade, foram criados outros instrumentos para realizar medidas com melhor resolução do que a régua milimetrada. Um desses instrumentos é o paquímetro, figura acima, que serve para medir pequenas espessuras, profundidades e dimensões internas. O paquímetro é constituído de uma régua graduada principal (fixa), geralmente milimetrada, ao longo da qual desliza uma régua móvel graduada secundária (nônio ou Vernier) que permite a leitura de frações da menor divisão da escala da régua, cuja invenção é atribuída a Pierre Vernier. Como medir com o paquímetro: (a) posicione a peça segundo o tipo de medida a ser executada; (b) leia diretamente na régua fixa a medida em milímetros; (c) procure o primeiro traço da escala do nônio que coincide com um traço qualquer da escala da régua móvel, esse é o valor da subdivisão do milímetro, que completa a leitura da medida. Por exemplo, para um nônio de 0,05 mm, todas as medidas devem ser do tipo: 4,00 mm; 6,05 mm; 110,15 mm; 1,20 mm; 0,25 mm; 10,30 mm; etc. Com esse nônio nunca serão obtidas medidas como: 1,31 mm; 6,42 mm; 121,04 mm; 1,19 mm; 1,07 mm; etc. 4ª Parte. Com as balanças A e B, encontre os valores da massa do bloco de madeira que está sobre sua bancada e anote na tabela 6. BALANÇA

MASSA (g)

ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

A(analógica) B (digital) Tabela1. 6

ALGARISMO DUVIDOSO


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Atividades Complementares 1. Observando os resultados das Tabelas 1,2 e 3, qual das réguas é mais precisa? Por quê? 2. As medidas 8,0 m e 8,00 m são iguais? Por que? 3. Calcule o valor πm fazendo uma média dos valores π1, π2 e π3. Compare com o valor de π=3,14159265358979... . A sua medida coincidiu em quantas casas decimais? 4. Calcule o volume e a densidade do bloco de madeira, apresentando o resultado com o número correto de algarismos significativos. 5. Calcule a área total do bloco de madeira. 6. Qual medida de massa foi mais precisa? A medida feita na balança analógica ou a medida feita na balança digital? O que diferencia estes dois tipos de instrumentos? 7. Pesquise o valor das seguintes unidades e expresse-as em unidades do Sistema Internacional de Unidades: polegada, pé, jarda, milha, nó, onça, libra. Bibliografia recomendada: Links sugeridos Algarismos Significativos: http://educar.sc.usp.br/fisica/erro.html Utilização do paquímetro: http://www.laboratoriodefisica.com.br/simulacoes/paquimetro.html Sistema Internacional de unidades: http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades


Livro de Laboratório