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Apostila de Física Experimental I

Professor Carlos Eduardo Cava carlos.cava@utp.br

1º semestre de 2008

Instrução para as aulas

A disciplina é composta por oito experimentos realizados em quatro sábados alternados. Siga a tabela para saber qual experimento você deve fazer.

Grupo/data

Bloco 01 Bloco 02 23/fev 08/mar 29/mar 12/abr 26/abr 10/mai 17/mai 7/jun

2h/aula 2h/aula 2h/aula 2h/aula 2h/aula 2h/aula 2h/aula 2h/aula

G1 Exp1 Exp4 Exp3 Exp4 Exp5 Exp8 Exp7 Exp6 G2 Exp2 Exp1 Exp4 Exp3 Exp6 Exp5 Exp8 Exp7 G3 Exp3 Exp2 Exp1 Exp2 Exp7 Exp6 Exp5 Exp8 G4 Exp4 Exp3 Exp2 Exp1 Exp8 Exp7 Exp6 Exp5

Datas Importantes.

26/abr – Entrega do relatório do primeiro bimestre.

14/jun – Entrega do relatório do segundo bimestre.

21/jun – Exame Final.

Avaliações:

A avaliação será composta por dois relatórios completos do experimento com valores igual 8 e quatro conclusões de experimentos entregues ao final de cada aula.

1ºBimestre 2ºBimestre Média final Nota do relatório 8,0 Nota do relatório 8,0

Conclusão 1 1,0 Conclusão 1 1,0 <=3,0 Reprovado Conclusão 2 1,0 Conclusão 2 1,0 >7,0 Aprovado Total 10,0 Total 10,0 >= 30 <=7,0 -Exame final

Bibliografia recomendada

1) Sears & Zemansky, by Young & Freedman. Física 1 Vol.3. 10a edição - Addison Wesley Editor 2) Halliday & Resnick. Fundamentos da Física . Vol.3. 7a edição - LTC Editora.

Obs:

1) O conteúdo do Exame Final são os assuntos relacionados a cada um dos oito experimentos. 2) Os relatórios bimestrais devem seguir o modelo anexo, caso você deseje o arquivo deste modelo, basta me enviar um e-mail solicitando. 3) Todos os relatórios e conclusões são individuais, mesmo que os resultados experimentais sejam os mesmo para a sua equipe, você deve elaborar o restante no laboratório; trabalhos iguais terão desconto na nota final. 4) Relatórios entregues com atraso terão desconto de 25% na em sua nota.

Este aqui é o título do seu relatório da disciplina

O.Responsável (Autor)

Departamento de Ciências Ocultas e Letras Apagadas – Universidade Bolhas de Sabão

Campus Magnéticos – Curitiba – PR - Brasil e-mail: o.responsavel@ubs.br

Resumo. Este é o resumo do relatório. O resumo deve ser objetivo, coerente e curto, com no aproximadamente 100 palavras. Com a leitura deste resumo qualquer pessoa tem que ser capaz de entender o trabalho desenvolvido pelo grupo e a que resultados chegaram. Estas instruções tem como objetivo guia-lo na preparação de seu relatório em formato “paper” conforme combinado no início do ano.

Palavras chave: experiência, relatório, formato (pelo menos 3)

Introdução:

Os professores da disciplina convidam vocês a se aventurarem na arte de escrever relatórios no formato de artigo encontrado em diversas revistas e jornais de divulgação científica existentes nas diversas áreas do conhecimento.

Os autores devem preparar seus relatórios seguindo este padrão apresentado, que já vem pré-formatado. Isto deverá facilitar muito e certamente vai auxilia-los no domínio desta “excelente” ferramenta de edição de texto.

Estes relatórios deverão ser entregues em sala de aula, ou em local combinado com o professor, dentro do prazo preestabelecido.

A fim de evitar problemas e simplificar a vida vá salvando seu relatório aos poucos, isto é, de tempos em tempos com nomes diferenciados.

Exemplo:

- meu_relatorio_v0.doc (9:30 h – 01/04/2001)

- meu_relatorio_v1.doc (10:00h - 01/04/2001)

- meu relatório_v499.doc (9:30h – 1/09/2001)

Este procedimento tem duas vantagens obvias. A primeira é no caso de uma “bobagem em 1o grau” com perda de formatação ou “crash” do “Ruindows”, que sempre ocorre.

A introdução deve situar o leitor no assunto.

Em geral a introdução contém um histórico do que já foi desenvolvido sobre o assunto, os resultados relevantes existentes na literatura, e em função disto esta é a seção que contem o maior número de citações. Outro componente da introdução é o embasamento teórico sobre o assunto estudado, isto é, onde se explica a física ou a química envolvida. Em ambos os casos isto não significa uma mera listagem de fórmulas e equações envolvidas no experimento. Na introdução também existe um parágrafo que relaciona o experimento feito com o passado. Neste trabalho foram estudados os bla..bla..bla

Procedimento Experimental

Nesta seção são descritos os procedimentos empregados para efetuar as medidas e são descritas as montagens experimentais utilizadas. Diagramas esquemáticos das experiências são bastante úteis pois facilitam a visualização. Este procedimento não é uma cópia do roteiro do experimento pois o mesmo não contém detalhes relevantes que somente podem ser percebidos durante a elaboração da experiência. Lembre-se que seu leitor deve ser capaz de reproduzir o experimento a partir da leitura desta seção.

Resultados e Discussão

A sugestão referente a colocação das figuras e gráficos do relatório, que podem ser colocadas em uma coluna conforme mostra a figura 1, ou sobre duas colunas conforme mostra a figura 2, é a seguinte:

Esta seção é o coração do relatório. Nela são apresentados os dados obtidos em forma de tabelas, gráficos e diagramas. Lembre-se que quando o volume de dados é elevado os gráficos devem ter preferência sobre as tabelas. Os resultados experimentais devem ser confrontados com as previsões teóricas e com os resultados existentes na literatura citada na introdução. Quando são efetuados cálculos complexos não é necessário descrever todas as etapas do processo. No caso dos resultados experimentais, dentro das estimativas de erro, apresentarem discrepâncias com as previsões teóricas o procedimento experimental deverá ser reavaliado. (isto porque no nosso caso os resultados são muito bem conhecidos) Na vida real pode ocorrer que discrepância devido à falha dos modelos teóricos existentes, ou das medidas feitas previamente. Lembre-se que toda medida experimental apresenta incerteza e portanto as contas efetuadas devem levar estas em consideração. (Ex.: Medida de uma borracha plástica efetuada com uma régua com divisão em milímetros – A=42,0 + 0,5 m )

- Prepare seu gráfico ou figura em programa adequado.

- Exemplo: Origin, Paint, Corel,

- No caso dos editores de imagem você pode salvar as figuras em formato JPEG ou GIF, que são compactados e reduzem o volume de memória necessária e consequentemente reduzindo o tamanho do arquivo de texto.

- No caso de gráfico do Origin é mais interessante copiar a página gráfica do Origin (Ctrl-C) e colar no documento.

- Atenção: Use sempre a opção “colar como” escolhendo a opção “Figura” caso contrário cria-se um “link” entre o programa Origin e o Word o que pode dar algumas dores de cabeça posteriormente.

O relatório de no máximo quatro páginas deve ser impresso com tinta preta em papel branco. A impressão deve ser feita em apenas um lado da página de tamanho A4 empregando o formato aqui mostrado.

Fig. 1: Este é o exemplo de uma figura colocada em uma coluna.

Tabela 1: Este é um exemplo de formatação de tabela.

Lembre-se de colocar a figura e a tabela centralizadas na coluna assim como seus textos descritivo. Os textos descritivos devem ser o mais objetivos e claros de forma que a pessoa que vê a figura ou tabela saiba do que se trata.

Fig. 2: Esta é a mesma figura de antes só que colocada de forma a ocupar duas colunas de texto, ou a largura total da página.

Tabela 2: Está também é a mesma tabela colocada em tamanho grande.

K °C °F Descrição

255 −18 0 Congelante 273 0 32 Nesta temperatura o gelo derrete 373 100 212 Nesta temperatura a água ferve

Em geral o texto que cita, por exemplo a tabela 1, em geral tem uma explicação mais detalhada, portanto não é necessário repetir tudo no texto que esta associado à mesma.

No caso de colocação de gráficos e tabelas grandes, que ficariam prejudicados pelo encolhimento para serem adaptados em apenas uma coluna, você deve tomar cuidado para substituir os existentes neste exemplo cuidando sempre para não deletar as marcas referentes à quebra de seção. Se isto ocorrer toda a formatação em 2 colunas é perdida. Para usuários experientes isto não é um problema e basta reformatar as seções com uma e duas colunas, mas para usuários não tão experientes isto pode virar uma dor de cabeça.

No que se refere à correção ortográfica do texto, este arquivo está configurado para Português (Brasileiro) de modo que as palavras mal escritas deverão aparecer grifadas. Mas cuidado pois o WORD é semianalfabeto e por alguma razão algumas palavras em inglês são aceitas. Se você sabe que a palavra que escreveu está correta, e mesmo assim aparece grifada, “clique” com o botão direito do “mouse” sobre a mesma e inclua no dicionário do Word.

Lembre-se que os títulos e conteúdo de seção e subseção devem estar de acordo com a revista “Journal of Applied Physics” existente na biblioteca.

Não esqueça de citar as referências empregadas durante a elaboração do relatório conforme está exemplificado a seguir.

Lembre-se também que as “pérolas” encontradas nos relatórios poderão ser publicadas em meio eletrônico, preservandose obviamente os autores no anonimato e sem o pagamento de Copyright©.[2]

Conclusão

experimento foi muito proveitoso” e outro

A conclusão deve abordar brevemente o experimento efetuado, os resultados obtidos e a que conclusões estes resultados levam. Em alguns casos se discute possíveis rumos desta investigação. Comentários do tipo: “O similares deve ser evitados.

Valorização dos Itens do Relatório

Tabela 3: Valorização dos itens do relatório.

Item valor

Resumo 0,5 Introdução 2

Procedimento Experimental 1

Resultados e Discussão 2

Conclusão 2 Formatação 0,5

Referências

[1] I.Responsável e A.Berração,

“Influência dos mésons na organização de um formigueiro” J. Pesq.Inuteis 46 (1997) 171-172. [2] A. Nonimo, D. Sconhecido “I can’t write the abstract: What a hell” Proc. 156th Int. Conf. on Environmental consequences of writing abstracts, p. 10-16, Seatown, Waterland, 1-4 April 1989. Publisher.

Experimento 01 – Campo Magnético

Objetivos: Identificar as linhas de campo para um imã natural; concluir que uma carga elétrica em movimento gera um campo magnético em tomo dela; concluir que uma corrente elétrica e capaz de produzir efeitos magnéticos.

Material Utilizado: 1. Dois imãs delgados naturais. 2. Um imã em U. 3. Limalha de Ferro. 4. Linha e Agulha. 5. Galvanômetro. 6. Cuba de acrílico. 7. Solenóide e cabos de conexão banana. 8. Fonte de Tensão. 9. Suporte. 10. Cuba de acrílico.

Procedimento e montagem: 1) Coloque um pouco de limalha de ferro sobre a cuba de acrílico. 2) Coloque um imã delgado embaixo da cuba; faça isto com todos os lados do imã. 3) Observe o que acontece. Faça anotações. 4) Represente as linhas de campo magnético para cada configuração. É possível determinar o sentido destas linhas d campo. 5) Repita o mesmo processo com dois imãs delgados, represente as linhas de campo. 6) Repita o mesmo processo com o imã em U, represente as linhas de campo. 7) Utilizando uma linha pendure o imã delgado no tripé de forma a deixa-lo livre para girar. 8) Aproxime do imã pendurado o imã em U, sabendo que a parte vermelha deste representa o pólo norte deste imã, determine os pólos de imã pendurado. 9) Aproxime a bobina ligada ao galvanômetro do imã pendurado, repita o movimento de ida e volta. 10) Observe o que acontece. Faça anotações. 1) Com a bobina ligada a fonte de tensão regulada para 5VCC ligue e desligue a chave com a bobina próxima ao imã. 12) Observe o que acontece. Faça anotações.

Fundamentação teórica: 1. Faça uma pesquisa bibliográfica sobre os fundamentos físicos que explicam os fenômenos observados nos experimentos.

Conclusões: Escreva suas conclusões sobre os experimentos com base no que foi observado e nos fundamentos teóricos pesquisados.

Bibliografia: Enumere os recursos bibliográficos utilizados na sua fundamentação teórica.

Experimento 02 – Força Eletromagnética

Objetivos: Identificar a vetor indução magnética e o sentido da corrente elétrica que circula num condutor; concluir que uma carga elétrica em movimento gera um campo magnético em tomo dela; concluir que uma corrente elétrica e capaz de produzir efeitos magnéticos; aplicar convenientemente a regra da mão direita; utilizar conhecimentos sobre a experiência de Oersted.

Material Utilizado: 1) um balanço magnético Waltrick (4) composto por: 2) uma fonte C regulável (1); 3) um multiteste - ou amperímetro de 0 a 10 A C (2); 4) uma chave inversora C (3); 5) quatro conexões de fio com pinos banana (5);

Procedimento e montagem:

1) Monte a sistema, conforme a figura abaixo, mantendo a fonte desligada e observando as etapas seguintes. 2) Anote as polaridades do imã, e de um pequeno toque na chave inversora. 3) Observe o que acontece e faça anotações. 4) Inverta a polaridade do imã. 5) Observe o que acontece e faça anotações. 6) Você consegue identificar o sentido da corrente elétrica? 7) Verifique a validade da regra da mão direita, identificando a sentido de uma das três grandezas envolvidas quando duas forem conhecidas. 8) Utilizando a segunda configuração de montagem, de um pequeno toque na chave e observe o que acontece com a haste metálica. Determine as forças envolvidas e explique o fenômeno observado.

Fundamentação teórica: 1. Faça uma pesquisa bibliográfica sobre os fundamentos físicos que explicam os fenômenos observados nos experimentos.

Conclusões: Escreva suas conclusões sobre os experimentos com base no que foi observado e nos fundamentos teóricos pesquisados.

Bibliografia: Enumere os recursos bibliográficos utilizados na sua fundamentação teórica.

Figura 2 Figura 1

Experimento 03 – Indução Magnética em um Condutor Retilíneo.

Objetivos: Levar o aluno a mapear as linhas de indução magnética geradas par uma corrente elétrica que circula num condutor retilíneo; levar o aluno a reconhecer a validade das leis de Faraday e Lenz, bem como a aplicação de suas regras.

Material Utilizado: 1) Um transformador desmontável com os seguintes componentes: uma bobina de 300 espiras (1); uma bobina de 5 espiras (2); uma haste de união e manipulo de aperto para transformador (4); um tripé estampado com rosca central (5) e três sapatas niveladoras isolantes; um "I" superior do transformador (6);um "U" laminado do transformador (7); uma mesa com junção para espiras (8); um subconjunto formado par: uma haste (1) e um tripé (12) com três sapatas niveladoras isolantes; 2) Uma bobina de 600 espiras (14); 3) Uma espira quadrada com condutor para alta corrente (3); 4) Uma chave inversora de três posições liga-desliga (9); 5) Quatro conexões de fios com pino banana (10); 6) Limalha de ferro.

Procedimento e montagem:

1) Monte o sistema como na figura abaixo. 2) Espalhe limalha de ferro ao redor do condutor e ligue a chave geral. Mantenha a chave ligada apenas o necessário para, dando pequenas batidas (com o dedo) sobre a mesa (8), obter um bom efeito visual do alinhamento das Iimalhas. 3) Represente a orientação do vetor indução magnética ao redor do fio. 4) Dê pequenos toques na placa de acrílico para desfazer a orientação da atividade anterior. Repita o procedimento anterior com o sentido da corrente invertido. 5) Represente a orientação do vetor indução magnética ao redor do fio. 6) Quais são os fatores que influenciam a orientação das limalhas de ferro ao redor do condutor e explique fisicamente as leis envolvidas neste processo. 7) Estime o campo a uma distância de um centímetro do condutor.

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