Ilustração de incertezas em medidas utilizando experimentos de queda livre

Ilustração de incertezas em medidas utilizando experimentos de queda livre

O conhecimento da incerteza de uma medida é muito importante para obter conclusões a partir de resultados experimentais. Erros aleatórios, comuns em experimentos, produzem uma distribuição dos valores medidos. Quando o conceito de incerteza e abordado, muitas vezes e apresentado por meio da análise de medidas de comprimento ou de tempo. A partir dessas medidas, solicita-se ao aluno cálculos de média e desvio padrão e a elaboração de histogramas exceto com medidas de comprimento.

A montagem é composta por uma esfera de metal, um eletroímã, sensores ópticos, circuitos de aquisição e um computador.
A esfera é presa no eletroímã, no curso da queda livre são colocados dois sensores para captar a passagem da bola e fazer a aquisição de dados. Ao se repetir o experimento de liberação da esfera, um histograma dos dados de tempo pode ser construído.

A corrente e foto gerada apenas na presença de um feixe luminoso no fotodiodo por um diodo emissor de luz que compõe o sensor No momento em que ocorre interrupção deste feixe, o transistor entrará em corte. Este procedimento resulta em um sinal de saída puramente digital para a comunicação com a placa de aquisição
A visualização dos dados de tempo de queda ´e feito utilizando um histograma construído com o software gratuito Processing.

Testes

Para testar a montagem construída, realizamos medidas de tempo para diferentes distâncias entre os sensores e obtivemos a aceleração da esfera.A queda da esfera (Fig. 6) ´e descrita por um movimento acelerado

S(t) = v0t + 1/2 gt^2

Resultados

Foram realizadas 250 medidas de tempo de queda em diferentes instantes do experimento, onde se obteve resultado da demonstração do histograma apresentaram a evolução da distribuição das medidas para o padrão gaussiano conforme aumentávamos o número N de realizações do experimento. Um ajuste do conjunto completo de medidas com uma função gaussiana