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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Instituto de Física
 
Disciplinas Interdepartamentais do Instituto de Física
 
Disciplina: 4300152 - Introdução às Medidas em Física
Introduction to Experimental Physics

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2024 Desativação:

Objetivos
O objetivo principal da disciplina é dar ao aluno uma iniciação às atividades experimentais. Esse objetivo não se resume apenas a aprender a medir grandezas, mas também em compreender o contexto e o significado das medidas. Para tanto é necessário: (a) Compreender a necessidade de se efetuar medidas em Física; (b) Compreender os cuidados necessários tanto para tomada como para apresentação de medidas experimentais; (c) Ser capaz de escolher e utilizar os equipamentos e procedimentos adequados; (d) Ser capaz de elaborar e testar modelos teóricos; (d) Estimar incertezas de medidas e avaliar a propagação das mesmas; (e) Sistematizar o armazenamento de dados através de tabelas; (f) Analisar dados experimentais através da utilização de gráficos; e (g) Discutir criticamente os resultados obtidos.

 
The main objective of the course is to give to the student an introduction to experimental activities. This goal is not just about learning how to measure quantities, but also about understanding the context and meaning of measurements. Therefore, it is necessary: (a) To understand the necessity of making measurements in Physics; (b) To understand the necessary precautions both for taking and presenting experimental measurements; (c) Be able to choose and use the appropriate equipment and procedures; (d) Be able to develop and test theoretical models; (d) Estimate measurement uncertainties and evaluate their propagation; (e) Systematize data storage through tables; (f) Analyze experimental data through the use of graphs; and (g) Critically discuss the results obtained.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
61152 - Nemitala Added
 
Programa Resumido
Realizar medidas de diversas grandezas (comprimento, tempo, massa, temperatura), a partir de situações do cotidiano, utilizando instrumentos de diversas precisões (métodos diretos): cuidados experimentais, erro experimental instrumental, cálculos de média e desvio padrão da média, comparação com resultados esperados. Métodos indiretos de medida (densidade, velocidade, grandes e pequenos comprimentos). Noções de propagação de erros experimentais. Influência do experimentador no resultado de um experimento: medida de tempo de reação humana. Introdução à análise gráfica linear e logarítmica de fenômenos dependentes do tempo. Derivação de funções que expliquem o comportamento dos dados experimentais.

A disciplina está dividida nos seguintes tópicos:

    1. O papel da experimentação nos processos e práticas da investigação científica
    2. Introdução aos conceitos da física experimental
        a. Noção de medida e incerteza
        b. Incerteza instrumental. Medidas diretas
        c. Incerteza estatística. Introdução à Teoria dos Erros
            i. Aplicação: O pêndulo simples
        d. Propagação de incertezas e média ponderada
            i. Aplicação: Densidade de sólidos
            ii. Aplicação: Medida da distância focal de uma lente
    3. Análise e interpretação de dados experimentais. Adequação de modelos
        a. Gravitação universal e o movimento de queda
        b. Lei de Ohm
    4. Avançando a teoria a partir da experimentação: leis empíricas. Escalas logarítmicas
        a. Lei de resfriamento de Newton
        b. O monocórdio e as cordas vibrantes
 
Carry out measurements of different magnitudes (length, time, mass, temperature), based on everyday situations, using instruments of different precisions (direct methods): experimental careful, instrumental experimental error, calculation of mean and standard deviation of the mean, comparison with expected results. Indirect measurement methods (density, velocity, large and small lengths). Notions of experimental error propagation. Influence of the experimenter on the outcome of an experiment: measurement of human reaction time. Introduction to linear and logarithmic graphical analysis of time-dependent phenomena. Derivation of functions that explain the behavior of experimental data. The course is divided into the following topics: 1. The role of experimentation in the scientific method 2. Introduction to experimental physics concepts a. Notion of measurement and uncertainty b. Instrumental uncertainty. Direct measurements c. Statistical uncertainty. Introduction to Error Theory i. Application: The simple pendulum d. Uncertainty propagation and weighted average i. Application: Density of solids ii. Application: Measuring the focal length of a lens 3. Analysis and interpretation of experimental data. Adequacy of models a. Universal gravitation and the falling motion b. Ohm's law 4. Advancing theory from experimentation: empirical laws. Logarithmic scales a. Newton's law of cooling b. The monochord and the vibrating strings
 
 
Programa
Realizar medidas de diversas grandezas (comprimento, tempo, massa, temperatura), a partir de situações do cotidiano, utilizando instrumentos de diversas precisões (métodos diretos): cuidados experimentais, erro experimental instrumental, cálculos de média e desvio padrão da média, comparação com resultados esperados. Métodos indiretos de medida (densidade, velocidade, grandes e pequenos comprimentos). Noções de propagação de erros experimentais. Influência do experimentador no resultado de um experimento: medida de tempo de reação humana. Introdução à análise gráfica linear e logarítmica de fenômenos dependentes do tempo. Derivação de funções que expliquem o comportamento dos dados experimentais.

A disciplina está dividida nos seguintes tópicos:

    1. O papel da experimentação nos processos e práticas da investigação científica
    2. Introdução aos conceitos da física experimental
        a. Noção de medida e incerteza
        b. Incerteza instrumental. Medidas diretas
        c. Incerteza estatística. Introdução à Teoria dos Erros
            i. Aplicação: O pêndulo simples
        d. Propagação de incertezas e média ponderada
            i. Aplicação: Densidade de sólidos
            ii. Aplicação: Medida da distância focal de uma lente
    3. Análise e interpretação de dados experimentais. Adequação de modelos
        a. Gravitação universal e o movimento de queda
        b. Lei de Ohm
    4. Avançando a teoria a partir da experimentação: leis empíricas. Escalas logarítmicas
        a. Lei de resfriamento de Newton
        b. O monocórdio e as cordas vibrantes

 
Carry out measurements of different magnitudes (length, time, mass, temperature), based on everyday situations, using instruments of different precisions (direct methods): experimental careful, instrumental experimental error, calculation of mean and standard deviation of the mean, comparison with expected results. Indirect measurement methods (density, velocity, large and small lengths). Notions of experimental error propagation. Influence of the experimenter on the outcome of an experiment: measurement of human reaction time. Introduction to linear and logarithmic graphical analysis of time-dependent phenomena. Derivation of functions that explain the behavior of experimental data. The course is divided into the following topics: 1. The role of experimentation in the scientific method 2. Introduction to experimental physics concepts a. Notion of measurement and uncertainty b. Instrumental uncertainty. Direct measurements c. Statistical uncertainty. Introduction to Error Theory i. Application: The simple pendulum d. Uncertainty propagation and weighted average i. Application: Density of solids ii. Application: Measuring the focal length of a lens 3. Analysis and interpretation of experimental data. Adequacy of models a. Universal gravitation and the falling motion b. Ohm's law 4. Advancing theory from experimentation: empirical laws. Logarithmic scales a. Newton's law of cooling b. The monochord and the vibrating strings
 
 
Avaliação
     
Método
Aulas expositivas, incluindo eventualmente realização de seminários.
Critério
Média ponderada de provas, exercícios ou trabalhos, segundo critério a ser especificado pelo docente responsável no início do semestre.
Norma de Recuperação
Sem 2a avaliação.
 
Bibliografia
     
1. Apostila da disciplina disponível em http://portal.if.usp.br/labdid/pt-br/apostilas
2. J. H. Vuolo, “Fundamentos da Teoria de Erros”, São Paulo, Editora Edgard Blücher Ltda, 2a edição (1996).
3. O. A. M. Helene e V. R. Vanin, “Tratamento Estatístico de Dados em Física Experimental”, São Paulo, Editora Edgard Blücher Ltda, 2a edição (1991).
 

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