Math Problem Statement

  • Num experimento de queda livre foi determinado o valor da gravidade g = 9.61 (4) m/s2 . (LF1-2023). a) Determine o erro relativo com o valor de referência 9.78 m/s2 . b) Utilizando o valor estimado de g, determine a propagação da incerteza da distância percorrida de um objeto emqueda livre depois de 1.55(3) s.

Solution

Vamos resolver as duas partes do problema:

a) Determinação do erro relativo

O erro relativo é calculado utilizando a seguinte fórmula:

Erro Relativo=gexperimentalgrefereˆnciagrefereˆncia×100%\text{Erro Relativo} = \left|\frac{g_{\text{experimental}} - g_{\text{referência}}}{g_{\text{referência}}}\right| \times 100\%

Onde:

  • gexperimental=9,61m/s2g_{\text{experimental}} = 9,61 \, \text{m/s}^2
  • grefereˆncia=9,78m/s2g_{\text{referência}} = 9,78 \, \text{m/s}^2

Vamos calcular.

b) Propagação da incerteza na distância percorrida

A distância dd percorrida por um objeto em queda livre após um tempo tt é dada pela fórmula:

d=12gt2d = \frac{1}{2} g t^2

Para calcular a propagação da incerteza na distância dd, usamos a fórmula:

δd=(dgδg)2+(dtδt)2\delta d = \sqrt{\left(\frac{\partial d}{\partial g} \cdot \delta g\right)^2 + \left(\frac{\partial d}{\partial t} \cdot \delta t\right)^2}

Onde:

  • δd\delta d é a incerteza na distância.
  • δg\delta g é a incerteza no valor de gg.
  • δt\delta t é a incerteza no valor de tt.

As derivadas parciais são: dg=12t2edt=gt\frac{\partial d}{\partial g} = \frac{1}{2} t^2 \quad \text{e} \quad \frac{\partial d}{\partial t} = g t

Substituindo os valores:

  • g=9,61m/s2g = 9,61 \, \text{m/s}^2 com δg=0,04m/s2\delta g = 0,04 \, \text{m/s}^2
  • t=1,55st = 1,55 \, \text{s} com δt=0,03s\delta t = 0,03 \, \text{s}

Vamos calcular.### Resultados

a) Erro relativo:

  • O erro relativo em relação ao valor de referência g=9,78m/s2g = 9,78 \, \text{m/s}^2 é aproximadamente 1,74%.

b) Propagação da incerteza na distância percorrida:

  • A incerteza propagada na distância percorrida após 1,55 segundos de queda livre é aproximadamente 0,449 , \text{m}.

Tem alguma dúvida ou deseja mais detalhes? Aqui estão algumas perguntas relacionadas:

  1. Como a incerteza no tempo influencia a propagação da incerteza na distância?
  2. Por que é importante considerar a incerteza nas medições experimentais?
  3. Como o erro relativo pode afetar a interpretação dos resultados em experimentos físicos?
  4. Qual seria a incerteza na velocidade de um objeto em queda livre?
  5. Como a precisão dos instrumentos de medição pode ser melhorada em experimentos de queda livre?

Dica: Sempre que lidar com incertezas, é importante relatar não só o valor medido, mas também a incerteza associada, pois isso fornece uma visão mais completa da precisão e confiabilidade do experimento.

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