F-329 Física Experimental III

Francisco Rouxinolrouxinol@ifi.unicamp.br

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Plano de Desenvolvimento da Disciplina

Experimentos• São organizados em 2 aulas:

Ø aula exploratória Ø aula de relatório

• Tem vários objetivos dentro de um mesmo tema

• Tem 3 possíveis formatos:Ø Teste de Hipótese (TH)Um efeito é estudado de forma quantitativa com uma previsão baseada em um modelo com hipóteses que são testadas e eventualmente verificadas.

Ø Experimento de Observação (EO)Um fenômeno é observado e descrito qualitativamente. O efeito é descrito e explicações são propostas e possivelmente testadas.

Ø Experimento de Aplicação (EA)Com base em modelos e hipóteses, um a aplicação é proposta e testada.

Experimentos :11. Condutividade de dispositivos*;

a) TH: Resistor

b) EO: Diodo

2. Sensores resistivos e termistor;

a) TH: Termistor

b) EO: LDR

c) EA: Termômetro

3. Fontes de tensão*;

a) EO: Fonte de tensão

* Relatórios simplificados de 2 página

Experimentos: 21. Introdução ao osciloscópio*;

a) EO: Onda senoidal

b) EO: LED

2. Circuitos RC;

a) TH: Descarga de capacitor Rápida e Lenta

b) EO: Capacitor sensível ao toque

c) EO: LED alimentado por capacitor

3. Bobinas de Helmholtz.

a) EA: Medida do Campo Magnético da Terra

* Relatórios simplificados de 1 página

Organização

Tempo

Aula Exploratória

-Planejamento e

testes

Aula de Relatório

-Medidas

definitivas

Entrega do relatório (grupo)

Relatório Entregue

* Decréscimo de 10% da nota por dia de atraso. 6 dias de prazo

Aula Exploratória • Os fundamentos do experimento são abordados.

• As explicações são dadas de modo que o(a) estudante compreenda bem

o que está por investigar.

• O(a)s estudantes devem trabalhar com os equipamentos e definir as

montagens e estratégias para atingir os objetivos de cada experimento.

• Tudo é anotado no caderno de

laboratório.

• Uso do caderno por cada estudante é

obrigatório.

Aula relatório• Os estudantes devem fazem um planejamento do experimento que

irão realizar se baseando nas medidas e discussões feitas na aula anterior.

• Para ajudar no planejamento tarefas são sugeridas com os dados preliminares.

• O professor irá ver, discutir e visitar o planejamento nos cadernos antes do início das tomadas de dados.

• Nesse momento, os estudantes realizam as medidas efetivas que serão usadas no relatório. Tudo é anotado no caderno.

Cronograma1 S 1/28/19 Introdução e Experimento 1

2 T 1/29/19 Relatório 1

3 Q 1/30/19 Experimento 2

4 Q 1/31/19 Relatório 2

5 S 2/1/19 Experimento 3

6 S 2/2/19

7 D 2/3/19

8 S 2/4/19 Relatório 3

9 T 2/5/19 Revisão

10 Q 2/6/19 P1-Ex 1,2,3

11 Q 2/7/19 Experimento 4

12 S 2/8/19 Experimento 5

13 S 2/9/19

14 D 2/10/19

15 S 2/11/19 Relatório 5

16 T 2/12/19 Experimento 6

17 Q 2/13/19 Relatório 6

18 Q 2/14/19 Revisão

19 S 2/15/19 P2- Ex 4,5,6

20 S 2/16/19

21 D 2/17/19

22 S 2/18/19

23 T 2/19/19 EXAME Ex.1-6

Falta, notas e reposiçãoImportante: Em caso de falta nas aulas exploratória ou de medidas haverá desconto

de 30% e 70% da nota do relatório respectivamente. Trata-se de uma disciplina experimental e a presença é cobrada e há reprovação por falta.

Em caso de faltas justificadas em qualquer uma das duas aula para um dado relatório, o(a) estudante poderá pedir a reposição da aula perdida. Para isso, é necessário fazer a solicitação em formulário apropriado na secretaria de graduação até 15 dias após a ocorrência.

Importante: somente são aceitas as justificativas previstas no regimento geral de graduação, Seção X, Artigo 72. Qualquer outra justificativa será automaticamente negada.

Em caso de falta a uma prova, similarmente, deverá ser feito um pedido de reposição até 15 dias após a ocorrência. O exame será utilizado como reposição da prova.

http://www.dac.unicamp.br/portal/grad/regimento/

ProvasAs provas serão realizadas em sala de aula versando sobre os conceitos da disciplina, incluindo realização e interpretação de gráficos, propagação de incertezas, compreensão de circuitos, entre outros.

Excetuando-se os casos previstos no regimento da Graduação da UNICAMP, não haverá segunda chamada para as provas. Alunos que não puderem comparecer à prova (com justificativa) poderão realiza o exame como prova substitutiva.

Durante a prova, é permitido utilizar material de escrita, réguas, calculadoras e o caderno de laboratório. Nenhum tipo de papel solto (rascunho, etc.) pode ser utilizado durante a prova. Qualquer folha (contendo gráficos ou extratos de livros, por exemplo) deverá ser previamente colada no caderno. Qualquer papel, com qualquer tipo de anotação, acessível ao estudante durante a prova será considerado uma ação fraudulenta e implicará em reprovação com nota zero na disciplina.

http://www.dac.unicamp.br/portal/grad/regimento/

AvaliaçãoMédia de aproveitamento: M = (R + P1 + P2) / 3 + bônus• R é a média aritmética das notas dos relatórios. A menor nota de relatório é descartada. • P1, P2: Prova, escrita/experimental;•Bônus: Participação.

M = [(R + P1 + P2) / 3] ³ 7,0 Dispensado de exame [(E + M) / 2] ³ 5,0 AprovadoM = [(R + P1 + P2) / 3] < 7,0 Precisa fazer exame * [(E + M) / 2] < 5,0 Reprovado

Critérios de aprovação (Art.3, Del.154/93, Congregação do IFGW):(M = média de aproveitamento, E = Nota do exame)•Só vai para exame se tiver frequência ³ 75%. Portanto falta não justificada a 4experimentos já implica em reprovação por frequência, sem direito a exame.•E: Prova escrita/experimental versando sobre todos os experimentos realizadosno curso.

http://www.dac.unicamp.br/portal/grad/regimento/

Formato do Relatório: 1Devem ter no máximo 4 páginas (+anexos), focalizando análises, discussões e conclusões, com as devidas propagações de erros. Gráficos devem estar no corpo do relatório e não anexos no final.

O relatório deverá conter as seguintes sessões:• Título • Nomes e RAs dos participantes – Grupo e Turma!• Afirmação de honestidade* • Resumo *• Hipóteses*• Procedimento Experimental (incluindo erros)* • Resultados * • Análises *• Discussões *• Conclusões *• Referências bibliográficas

* O Conteúdo de cada sessão será usado na avaliação.

A BM±m J±j

N±n K±k

O±o L±l

Resultados

Formato do Relatório: 1

Análise Discussão

Os valores medidos

apresentam relação

linear (ou não)

dentro das

incertezas

experimentais.

Isso significa que...

Conclusão

O modelo utilizado

para descrever o

experimento é

adequado

(ou não)

dentro das

incertezas

experimentais.

Isso ocorre por

que....

Y=Y0+X*h

Incertezas relativa?

Artefatos?

Cálculo de grandezas.

Propagação de

incertezas.

Incerteza no ajuste?

Descarte de pontos?

Aplicação do

modelo?

Resumo Hipóteses Metodologia

A BM±m J±j

N±n K±k

O±o L±lResultados

Formato do Relatório: 2

Análise

Discussão

Conclusão

Y=Y0+X*h

Hipóteses

Metodologia

Formato reduzido:

até 2 páginas de texto corrido + anexos.

Todo o

conteúdo sem

separação por

sessões

Afirmação de Honestidade

“A equipe declara que este relatório que está sendo entregue foi escrito por ela e

que os resultados apresentados foram medidos por ela durante as aulas de F 329

no 1ºS/2019. Declara ainda que o relatório contém um texto original que não foi

submetido anteriormente em nenhuma disciplina dentro ou fora da Unicamp.”

Ao submeter um relatório nesta disciplina, cada estudante individualmente está declarando o seguinte:

Formato do Relatório: 1&2

Bibliografia

•Halliday, Resnick e Walker, Fundamentos da Física, Vol.3

•M. Alonso e E. J. Finn, Fundamental University Physics.

•H. M. Nussenzveig, Curso de Física Básica, vol 3.

•F. Zemansky, Eletricidade e Magnetismo.

•P. A. Tipler, Física, vol 2.

•M. Gussow, Eletricidade Básica.

•A. W. Lima Jr., Eletricidade e Eletrônica Básica.

•Referências indicadas nos roteiros dos experimentos.

CLÁUSULA DE HONESTIDADE ACADÊMICA

Quando for constatada a existência de práticas fraudulentas em qualquer uma das

avaliações realizadas durante o semestre, os envolvidos serão reprovados na disciplina

com nota zero (0), sem prejuízos às eventuais outras ações disciplinares previstas no

Regimento Geral da Unicamp (Capítulo X, artigos 227-230).

Em particular, cada relatório será comparado aos relatórios de um banco de dados já

criado e se for constatada cópia, haverá análise minuciosa para apurar se houve de fato

plágio e se a ação implica em uma ação fraudulenta e consequentemente na

reprovação de todos os membros da equipe que assinou o relatório com nota zero (0).

REGIMENTO GERAL DAUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

TÍTULO X. DO REGIME DISCIPLINAR

Artigo 227....constituem infrações à disciplina...IV. cometer ato de desrespeito, desobediência, desacato ou que de qualquer forma, importe em indisciplina; VII. recorrer a meios fraudulentos, com o propósito de lograr aprovação ou promoção;

Artigo 228. Constituem penalidades disciplinares:I. advertência;II. repreensão;III. suspensão até dois anos;IV. demissão;V. expulsão.

Artigo 229. § 3º. A penalidade disciplinar constará do processo de vida acadêmica do aluno.

Artigo 230. A competência para conhecer dainfração determina-se: I. as penalidades de advertência e suspensão de alunos, até 3 (três) dias, os professores;II. as penalidades de advertência, repreensão e suspensão até 30 (trinta) dias, os Diretores das Unidades Universitárias;

http://www.unicamp.br/unicamp/informacao/regimento-geral-da-unicamp

AULA DE HOJE: - CIÊNCIA E ENGENHARIA NO LABORATÓRIO- TÓPICOS DE ELETRICIDADE- INTRODUÇÃO AOS EQUIPAMENTOS

Teorias Físicas e ExperimentosTeorias Físicas são conjuntos de ideias que sintetizam de forma matemática uma grande quantidade de informação. As teorias atuais são baseadas em enormes quantidades de medidas e experimentos e foram testadas exaustivamente. As teorias físicas atuais são a melhor descrição (e ferramenta de previsão) disponível do universo.

A partir das teorias, é possível escolher fenômenos de interesse e criar modelos.

Os modelos podem ser utilizados para fazer previsões sobre o resultado de algum experimento.

Experimentos são situações reais nas quais ‘algo’ que acontece é de alguma forma registrado.

Os experimentos partem de uma ideia sobre tal acontecimento e sobre o que é relevante para ser registrado e como registrar.

O registro desse algo é o que chamamos de medidas. As medidas são um fato experimental que deve ser expresso com unidades e incerteza.

Método CientíficoFazer

observações interessantes

Formular Hipóteses

Fazer previsões verificáveis

Fazer Experimentos que testam as

previsões

Melhorar, alterar ou rejeitar Hipóteses

Desenvolver Teorias Gerais

Ciência no (nosso) Laboratório

Fazer previsões verificáveis (modelo)

Fazer Experimentos que testam as

previsões (modelo)

Melhorar, alterar ou rejeitar

Hipóteses (modelo)

ReprodutibilidadeEu obteria o mesmo

resultado se repetissetudo que fiz?

Avaliação de IncertezasQuão preciso são as previsões que eu fiz?

E meus dados?

Teoria Geral

Potencial Elétrico –Corrente – Resistência

Comprimento !

E

A

Vb Va

Corrente I"#$ = &

#

$' ( )+⃗ = '&

#

$)+⃗ = '!

,⃗ ≡ .' = . "#$!" = !

. / = !.

01 → 3 = !

.1 =4!1

Definição de resistência e condutividade

3 ≡ "5

,⃗ ≡ 01

Nota: ., 4 e R não sãonecessariamente constantes!., 4 são ditas intrínsecas; R é extrínseca.

Materiais

Material Resistividade(W-m)

Prata 1.6 ´ 10-8

Cobre 1.7 ´ 10-8

Alumínio 2.7 ´ 10-8

Ferro 9.7 ´ 10-8

Níquel-Cromo 1 ´ 10-6

Germânio (1 -500) ´ 10-5

Silício 0.1 – 60

Vidro 109 – 1012

Borracha 1013 – 1015

Quartzo 1018

Condutor (Cobre)

Isolante(Plástico)

A condutividade elétrica varia muito (> 25 ordens de grandeza)

de um material à outro.

Materiais

MaterialCondutividade

térmica (W m-1 K-1)

Diamante 1000

Cobre 400

Alumínio 240

Aço 50

Mármore 3

Água 0.6

Teflon 0.3

Isopor 0.04

Ar 0.03

A condutividade térmica varia pouco (~5 ordens de grandeza) de um material à outro.

Efeitos fisiológicos

! ≡ #$

Qual é o R do “ser humano”?Note que V ® I, com valor dependendo de R.(ou seja, a tensão causa a corrente e não o contrário).

Corrente Elétrica(por 1 segundo) Efeito fisiológico

Tensão necessária assumindo uma

resistência corporal de 10 kOhms

1 mA Limite para percepção 10 V

5 mA Sensação de dor 50 V

10-20 mA Contração muscular incontrolável 100 V

100-300 mA Fibrilação 1,000 V

6 A Queimaduras e parada respiratória 60,000 V

Entretanto, isso depende da

tensão ser AC-DC, da pessoa

e do local onde

a tensão é aplicada

(espessura estado e

humidade da pele, etc).

Tensão

• Por que falamos em tensão elétrica e não em campo elétrico? Energia ou força

• Se todo local tem um potencial elétrico, em que potencial eu estou?

O potencial ‘da(o) T(t)erra’. • A tensão é sempre absoluta? É sempre relativa? E nos

equipamentos?Modos de Acoplamento.

• Tensão AC: Terra – Fase – Neutro• Tensão DC: Positivo e Negativo (onde está o Terra)?

!"# = %"

#& ' (*⃗ = &%

"

#(*⃗ = &+

Tensão AC/DC aterramento

Fonte de tensãoFonte

Ajusta a correntemáxima

Ajusta a Tensãomáxima

Avisa qual limitador está atuando

E

Introdução aos equipamentos e circuitos

CircuitosPlaca de circuitos Resistências

Introdução aos equipamentos e circuitos

10 – 106 W

Cabos<1 W

CircuitosPlaca de circuitos Resistências

Introdução aos equipamentos e circuitos

10 – 106 W

Cabos <1 W

Fusíveis

Introdução aos equipamentos e circuitos

Fusível

MultímetroSeleção de

função

“Segura” o valor medido Seleciona a Função em azul(DC ou AC)

Escala

V A W

Multímetro

WFunção:

R1W

Multímetro

Função: V

R1VE

V

Multímetro

Função: A

R1E

A

A

Tensão relativa ou ‘absoluta’?

Onde está o potencial de referência?

Incertezas no Multímetro

Circuitos simples

R1VE

A

Rp = 100 WR1 = 100 WE = 5 V

Outro Circuitos simples:Divisor de tensão

R1

R2

VE

A

V2

V1

! = #$%$ + %'

#' = !%' #' = #$%'

%$ + %'

R2 = 220 W