Apostila de Física Experimental 2

(Parte 1 de 9)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA DEPARTAMENTO DE FÍSICA Prof. Dr. Heurison S. Silva

Física Experimental 2

Mecânica 2 – Dinâmica Rotacional, Ondas, Acústica, Termodinâmica

Dezembro/2009

Física Experimental 2 g i n a g i n a g i n a

Apresentação

Esta apostila foi elaborada pelos professores Heurison S. Silva e Maria Letícia Vega, do Departamento de Física da UFPI, para servir de guia durante as aulas de Laboratório de Física 2 para os cursos de Física (Bacharelado ou Licenciatura), Engenharia (Elétrica, Mecânica, Civil, Produção etc.) da Universidade Federal do Piauí.

Ela foi elaborada com base nos textos de várias empresas especializadas na produção de equipamentos para laboratórios de ensino, como o Vernier Software & Technology

(Práticas 1 a 6), o PHYWE (http://w.phywe-systeme.com/)† , e também foi reeditado o material já elaborado pelos professores Franklin Crúzio e Jeremias Araújo, ambos do DF/UFPI, utilizados nas disciplinas de Física Experimental para os cursos de Bacharelado e Licenciatura em Física (http://w.df.ufpi.br/d/index.php)† . A motivação para este trabalho foi a constante reclamação por parte dos alunos a respeito do uso da língua inglesa, que confundia o entendimento dos objetivos e procedimentos durante a realização dos experimentos, gerando incontáveis erros na confecção dos relatórios pertinentes a cada prática.

Além disso, houve uma tentativa de acompanhar a metodologia de outras universidades que produzem seu material didático num só volume permitindo o acompanhamento completo das disciplinas de Física Experimental a serem ministradas durante o semestre.

A apostila é composta de 10 práticas referentes ao conteúdo de curso teórico de Física 2, envolvendo experimentos de Dinâmica rotacional, Oscilações, Hidrostática, e Calorimetria. Obviamente, o ritmo e o número de experimentos realizados no semestre dependerão do acompanhamento da turma e da proposta da disciplina e/ou do curso.

Cada roteiro é constituído de uma breve introdução, seguida pela descrição dos

Objetivos da prática. A seção Questões preliminares destaca os conceitos fundamentais que serão necessários ao longo da execução da experiência. O Procedimento experimental descreve a maneira e os passos que devem ser seguidos a fim de se ter uma boa execução do experimento. A seção Resultados resume os valores e conceitos obtidos. A seção Análise auxilia na discussão dos resultados. Por fim, uma seção denominada Extensões reforça a discussão e extrapola os conceitos a serem alcançados.

† Acessado em 16 de Dezembro de 2009.

Física Experimental 2 g i n a g i n a g i n a

Desejamos que este apostila consiga atender as expectativas dos alunos, e contribua para a melhoria da qualidade geral dos cursos da Universidade Federal do Piauí.

Estimamos também a colaboração daqueles que queiram enviar sugestões que possam contribuir para a melhoria desta obra.

Cordialmente,

Prof. Ms. Heurison Sousa Silva (heurison@ufpi.edu.br) Profa. Dra. Maria Letícia Vega (marialeticia.vega@gmail.com)

Física Experimental 2

g i n a g i n a g i n a

Apresentação	2
Conteúdo	4
Modelo de relatório	8
PRÁTICA 1: MOMENTO DE INÉRCIA DE UMA BARRA OSCILANTE	1
1. Objetivos	1
2. Material	1
3. Questões preliminares	12
4. Procedimento experimental	12
5. Resultados	13
6. Análises	14
PRÁTICA 2: PERÍODO DO PÊNDULO SIMPLES	15
1. Objetivos	15
2. Material	16
3. Questões preliminares	16
4. Procedimento experimental	16
Parte I: Amplitude	17
Parte I: Massa	17
Parte I: Comprimento	17
5. Resultados	18
Parte I: Amplitude	18
Parte I: Massa	18
Parte I: Comprimento	18
6. Análises	18
7. Extensões	19
PRÁTICA 3: MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES	20
1. Objetivos	20
Material	21
2. Questões preliminares	21
4. Procedimento experimental	21
5. Resultados	23
6. Análise	23

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PRÁTICA 4: ENERGIA NO MOVIMENTO HARMÔNICO SIMPLES	25
1. Objetivos	25
2. Material	25
3. Questões preliminares	26
4. Procedimento experimental	26
5. Resultados	28
6. Análise	28
7. Extensões	28
PRÁTICA 5: CORDAS VIBRANTES	29
1. Objetivos	30
2. Material	30
3. Procedimento experimental	30
4. Resultados	31
5. Análises	31
PRÁTICA 6: VELOCIDADE DO SOM	32
1. Objetivos	32
2. Material	32
3. Questões preliminares	3
4. Procedimento experimental	3
5. Resultados	34
6. Análise	34
7. Extensões	35
PRÁTICA 7: DENSIDADE DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS	36
Parte I: Princípio do aerômetro/densidade dos corpos	36
1. Objetivos	36
2. Material	36
3. Procedimento experimental	36
4. Resultados	36
Parte I: Determinação da densidade dos líquidos através de um tubo em U	37
1. Objetivo	37
2. Material	37
3. Procedimento experimental	37
4. Resultados	38

Parte I: Relação entre o peso e o volume .....................................................................................38

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1. Objetivo	38
2. Material	38
3. Procedimento experimental	38
4. Resultados	38
Parte IV: Peso de corpos de mesmo volume	39
1. Objetivos	39
2. Material	39
3. Procedimento experimental	39
4. Resultados	40
PRÁTICA 8: VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS	41
1. Objetivos	41
2. Material	42
3. Procedimento experimental	42
4. Resultados	42
Parte I: água	42
Parte I: óleo de cozinha	43
Parte I: óleo de motor SAE 20W-40	4
5. Análise	4
PRÁTICA 9: EXPERIÊNCIAS COM O CALORÍMETRO	45
Parte I: CAPACIDADE CALORÍFICA DE UM CALORÍMETRO	46
1. Objetivos	46
2. Material	46
3. Procedimento experimental	46
Parte I: CALOR ESPECÍFICO E CAPACIDADE CALORÍFICA DE UM SÓLIDO	46
1. Objetivos	46
2. Material	47
3. Procedimento experimental	47
Parte I: CALOR LATENTE DE FUSÃO DO GELO	47
1. Objetivos	47
2. Material:	47
3. Procedimento experimental	48
PRÁTICA 10: EQUIVALENTE MECÂNICO (ELÉTRICO) DO CALOR	49
1. Objetivos	50

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3. Procedimento experimental	50
Apêndices	52
Apêndice A: Expressando valores de amostragem	53
Apêndice B: Cálculo do erro percentual	5
Apêndice C: Calibração do sensor-força (Vernier Logger pro)	56

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Modelo de relatório

O que segue é um modelo de relatório que deve ser usado como guia para a confecção dos relatórios das práticas. Obviamente, variações são aceitáveis, desde que não fujam essencialmente da estrutura apresentada neste modelo.

Todo relatório deve constar das seguintes partes: 1. Título: o título da prática que se refere o relatório.

2. Autores: Deve conter o nome completo de cada integrante do grupo.

3. Resumo: Deve ser objetivo, coerente e curto. Quem lê o resumo tem que ser capaz de compreender o trabalho realizado e saber quais são as principais conclusões.

4. Introdução Aqui deve constar todo o conteúdo teórico necessário para dar suporte às conclusões e análises de dados, além de situar o leitor no assunto que está sendo estudado. Aqui se coloca um histórico do que já foi gerado sobre o objeto em estudo, os resultados mais importantes existentes na literatura.

Você deve colocar toda a teoria do assunto que está sendo estudado, ou seja, você deve explicar a Física envolvida para analisar os seus resultados experimentais. Deduza equações e relações matemáticas que serão usadas no relatório.

5. Objetivos Deve ser curto e breve; pode ser apenas um parágrafo.

6. Procedimento experimental

Aqui, devem se enumerados primeiramente os materiais utilizados. Faça um esquema de montagem experimental.

Explique os métodos utilizados para obtenção dos dados experimentais, critérios de avaliação de erros (este ponto é muito importante, deve ser explicado qual foi o critério experimental para atribuição de erros). Apresente o método e os cuidados usados para a obtenção dos dados. Lembre-se que seu leitor deve ser capaz de reproduzir o experimento a partir da leitura desta seção.

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Na descrição do procedimento experimental, você deve relatar como a montagem foi realizada. Por isso, os verbos devem estar no passado!

7. Resultados e discussão

Nesta parte, devem ser apresentados os dados coletados, discutir o comportamento deles, resultados das analises (linearização, ajustes, etc.).

Não podem ser apresentadas apenas tabelas com números ou gráficos sem comentários nem erro. O resultado dos ajustes deve ser discutido e comparado com o resultado de outras fontes (constantes em livros-textos, handbooks etc.).

Mostre a qualidade e confiabilidade de seus resultados através, por exemplo, do erro percentual entre o valor experimental e o valor teórico (ver Apêndice B: Cálculo do erro percentual). Tente justificar eventuais discrepâncias que forem observadas. Aponte sugestões para melhorar a qualidade dos dados etc. Coloque as conclusões resultantes do experimento. Você deve discernir claramente quais foram essas conclusões. Não coloque como conclusões afirmações (mesmo que corretas) que não decorram diretamente da experiência realizada. Se possível, relacione essas conclusões com as de outras experiências. Verifique até que ponto os objetivos da experiência foram alcançados (teste de um modelo, aplicações etc.).

8. Conclusões Assim como o resumo, a conclusão deve ser um texto independente do resto do relatório. Ou seja, o leitor deve ser capaz de entender, de maneira geral, quais os principais resultados obtidos com o experimento. Aqui pode estar definido se um relatório está aprovado ou não.

Na conclusão, deve ser discutido o objetivo proposto, se foi alcançado ou não.

Devem ser enunciados os valores encontrados e comparados novamente com a literatura etc. Se forem utilizados diferentes métodos experimentais para achar a mesma constante, os valores achados devem ser comparados e concluir qual a metodologia experimental mais apropriada ou que proporciona menor erro. Se os dados experimentais não se comportam como esperado, você de justificar isso.

9. Bibliografia

Não será exigida a formatação das referencias bibliográficas com as normas ABNT. Porém, a bibliografia deve ser apresentada de uma forma clara, que outros leitores potenciais

Física Experimental 2 g i n a g i n a g i n a consigam entender. Enumere os livros, apostilas, revistas científicas, sites na internet etc. consultados para a elaboração do relatório (cite-os no texto do relatório).

>Importante: Se algum texto foi extraído de algum livro, deve ser colocado na bibliografia. Não é incorreto. Porém, não mencionar as fontes caracteriza plágio. >>>Importantíssimo: um relatório é um relato das observações feitas no laboratório. Um relatório nunca manda fazer.

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