Projeto de Física Experimental I
Esta disciplina será ministrada seguindo a apostila de Projetos de Física I do Departamento de Física da Universidade Federal de Lavras (UFLA).
Durante o curso serão realizados três experimentos listados na apostila. Os experimentos serão realizados em grupo que serão formados distribuindo uniformemente os alunos em até no máximo seis grupos. Para cada experimento todos elementos do grupo deverão colaborar, coletando todas informações e dados necessários requeridos na apostila.
Ao final de cada experimento, cada grupo deverá redigir um relatório científico seguindo a explicação e o modelo disponível aqui. Existe também outro modelo de relatório na página 3 da apostila que é basicamente o mesmo e também pode ser utilizado. O relatório poderá ser redigido utilizando qualquer software de edição de texto, desde que seja obedecida a formatação sugerida. O critério de correção dos relatórios está descrito neste documento. Atenção: Será descontado pontos para relatórios que não seguirem a formatação sugerida.
Os alunos que faltarem em um experimento não podem ter os nomes no relatório, caso isso ocorra todo grupo será penalizado. Os nomes serão conferidos pela lista de presença que será passada durante as aulas.
No ambiente acadêmico e científico o LaTeX é uma ferramenta amplamente utilizada que gera artigos e textos matemáticos de altíssima qualidade. Por isso recomendo fortemente o uso do LaTeX através deste template. Não é necessário instalar nenhum software, uma vez que o próprio site www.overleaf.com possibilita compilar o texto gerando um arquivo em pdf como este. Para editar seu próprio relatório basta clicar em "Create a new one to start writing!" criar uma conta gratuita e criar um novo projeto em branco. Neste projeto em branco basta copiar o texto em LaTeX do template e colar na caixa de edição de texto. As figuras deverão ser adicionadas na barra da esquerda clicando em "Add file => Upload from => Computer". Uma vez feito o upload das figuras elas deverão ser chamadas no texto do mesmo modo que é feito no template. Desta forma basta substituir o texto, as figuras e tabelas do template para criar seu próprio relatório científico. A vantagem de se utilizar o Overleaf ao invés de um programa LaTeX instalado no computador é que o Overleaf possibilita o compartilhamento do trabalho com os demais colegas através do link "Share => Read & Edit Link". Compartilhando este link com os demais autores, integrantes do grupo, todos poderão colaborar editando o texto. Para quem quiser aprofundar mais na aprendizagem em LaTeX e/ou tirar alguma dúvida, consulte este ótimo guia prático de introdução.
Será aplicada uma avaliação teórica baseada nos experimentos 1, 2 e 3. As datas dos experimentos e avaliações teóricas podem ser conferidas no plano de curso no SIG ou na tabela disponibilizada abaixo.
Após o término dos três experimentos e da avaliação teórica os alunos deverão apresentar um pré-projeto constando as aplicações, materiais e ideias do projeto. O pré-projeto será avaliado de modo com que seja estimado a viabilidade de execução do projeto. As aulas sucessivas serão todas disponibilizadas para o desenvolvimento do projeto. Caso seja necessário, os alunos também poderão utilizar as salas DEX07 e DEX20, com o auxílio dos técnicos, para desenvolver os projetos fora do horário de aula. Os instrumentos e materiais que estão no laboratório poderão ser utilizados dentro do laboratório. No final do semestre cada grupo deverá fazer um vídeo explicando quais materiais foram utilizados, o princípio de funcionamento do projeto e qual é a ideia ou motivação principal do projeto. Este vídeo será disponibilizado no canal Projetos de Física DFI/UFLA do Youtube para que todos possam ter acesso.
Disponibilizo aqui os slides sobre a introdução a teoria de erros e métodos dos mínimos quadrados. Também disponibilizo os slides das primeiras aulas de introdução aos instrumentos de medidas e lei de Ohm e associação de resistores. Disponibilizo também um modelo de papel em escala milimetrada para confecção de gráficos.
Para montagem e teste de circuitos elétricos deixo o link de um simulador online. Criando uma conta gratuita vocês poderão montar qualquer circuito que acharem interessante sem medo de queimar os componentes e instrumentos de medias. Com este simulador vocês podem utilizar até mesmo microcontroladores como o Arduino para aprender a usa-lo e fazer alguns testes.
Experimento 1: Lei de Ohm e Associação de Resistores.
Este primeiro experimento tem como objetivo aprender utilizar os instrumentos de medida da maneira correta, ou seja, utilizar o multímetro na opção Voltímetro e Ohmímetro em paralelo e na opção Amperímetro em série. O segundo objetivo é aprender a fazer a leitura da resistência dos resistores utilizando o código de cores. O terceiro objetivo é aprender associar resistores em série e paralelo e fazer os cálculos das resistências equivalentes e comparar com os obtidos experimentalmente. Por último, e não menos importante, o objetivo é testar a validade da lei de Ohm para um circuito elétrico simples composto apenas de uma resistência e fonte de tensão.
Inicialmente, para os alunos que não são familiarizados com circuitos elétricos, é realmente difícil enxergar como estão conectados os componentes elétricos em um circuito. Portanto, disponibilizo este link de um simulador online que possui três montagens em uma única placa protoboard.
As montagens estão feitas como mostra a figura ao lado. A primeira e a segunda montagem, da esquerda pra direita, possui dois resistores conectados em série e paralelo respectivamente com um Ohmímetro conectado em paralelo medindo as resistências equivalentes em cada caso. A última montagem a direta é um circuito fechado simples com uma resistência ligada em série com a fonte de tensão. Variando a diferença de potencial da fonte é possível anotar os valores da corrente e diferença de potencial no resistor para observar a validade da lei de Ohm. Os valores das resistências neste laboratório virtual pode ser feita utilizando o código de cores e os cálculos podem ser comparados com os valores lidos pelos instrumentos de medida. Sugiro que façam uma conta gratuita no site para que vocês possam editar o circuito mudando as associações, valores de resistências, etc. Deste modo ficarão mais familiarizados com as montagens o que facilitará o desenvolvimento dos próximos experimentos.
Experimento 2: Leis de Kirchhoff.
Este experimento tem como objetivo estudar as leis de Kirchhoff (lei das malhas e lei dos nós) e colocar em prática os conhecimentos obtidos no experimento anterior para montar circuitos mais elaborados com resistências, potenciômetro e leds em série e paralelo.
O circuito deve ser montado conforme mostra a figura ao lado. Para que vocês se familiarizem com a montagem e aprendam a identificar componentes ligados em série e paralelo deixo o link do circuito montado. No início pode parecer confuso, por isso sugiro fortemente para que vocês mexam no circuito, façam novas conexões e se possível montem um novo circuito desde o início para que fique claro como associar resistores em série, paralelo e como utilizar os instrumentos de medida utilizando uma placa protoboard.
Experimento 3: Circuito RC.
O objetivo deste experimento é estudar o circuito RC simples analisando o tempo característico de carga e descarga de um capacitor.
O circuito a ser montado é equivalente ao mostrado na figura ao lado. Um circuito idêntico ao mostrado na figura é disponível neste link. O valor da resistência é de 10kΩ e o capacitor é do tipo eletrolítico polarizado com capacitância de 2200μF e tensão máxima de 16V. A chave quando posicionada em A fecha o circuito de maneira em que o capacitor se descarregue. Quando a chave é posicionada em B o circuito é fechado de maneira a carregar o capacitor com a fonte de tensão de 5V. Os valores das diferenças de potencial tanto no capacitor quanto no resistor e a corrente elétrica total que percorre o circuito podem serem lidos pelos instrumentos devidamente posicionados. Neste simulador vocês podem também editar para aprenderem mais sem medo do capacitor explodir.
O peso das atividades avaliativas descritas acima serão:
Atividades Avaliativas
O cronograma de atividades desta disciplina está disponível no SIG da UFLA e também pode ser visualizado abaixo:
Cronograma de Atividades da Turma 34G