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sexta-feira, 19 de abril de 2024

Aula 20-23.2-disciplina de Instrumentação I. Aula de Revisão dos projetos propostos, ministrada pelo Professor Rafael nesta sexta, 19 de abril

 


Aula de Revisão dos projetos propostos,  ministrada pelo Professor Rafael Rodrigues nesta sexta-feira, 19 de abril.

Até o momento, na disciplina de Instrumentação I-UFCG-2023.2, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues foram propostos 9 experimentos:

1) Verificação experimental do MRUV.
2) Lançamento de Projétil.
3) Verificação experimental do Princípio Fundamental da Dinâmica.
4) Pêndulo de Torção
5)  Medida do coeficiente de atrito estático.
6) Período do Oscilador massa-mola, para pequenas oscilações.
7) Medida da aceleração da gravidade, usando um pêndulo simples.
8) Princípio de conservação da energia: trabalho e Energia mecânica.
9) Verificação experimental da frequência de um diapasão.
10) Medir a densidade de um sólido usando o Princípio de Arquimedes
11) Medir a aceleração da gravidade, usando a vazão de um fluido





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quarta-feira, 10 de abril de 2024

Aula 17-23.2-disciplina de Instrumentação I. Experimento para medir a Frequência do Diapasão, professor Rafael, nesta quarta, 10 de abril

 Veremos um kit feito pelo professor Rafael para medir a Frequência do Diapasão,  nesta quarta-feira, 10 de abril, das 10h às 12h. Alguns atores definem a onda como uma perturbação oscilante. Podemos dizer que uma onda é um sinal que se propagada com uma velocidade definida. Não existe onda parada. Ela transporta energia e não transporta matéria. Classificação, quanto a sua natureza: onda mecânica precisa de um meio para se propagar e a onda eletromagnética se propaga em um meio e no vácuo.


Até o momento, na disciplina de Instrumentação I-UFCG-2023.2, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues foram propostos 9 experimentos:

1) Verificação experimental do MRUV.
2) Lançamento de Projétil.
3) Verificação experimental do Princípio Fundamental da Dinâmica.
4)Pêndulo de Torção
5)  Medida do coeficiente de atrito estático.
6) Período do Oscilador massa-mola, para pequenas oscilações.
7) Medida da aceleração da gravidade, usando um pêndulo simples.
8) Princípio de conservação da energia: trabalho e Energia mecânica.
9) Verificação experimental da frequência de um diapasão.

Na próxima semana veremos um experimento para medir a aceleração da gravidade, usando fluido. Este será assunto da nota 3. A programação completa está na aula 13.

Segue também a lista 6 em PDF,  tendo exercícios sobre ondas.

A altura do som está relacionada com a frequência, ou seja, se a frequência for grande significa som alto. O volume está associado a amplitude da onda. A intensidade da onda sonora grande significa som forte, amplitude grande é volume alto. Quando o som é fraco, a amplitude é pequena e o volume fica baixo. Veja os dois vídeos.

Dando continuidade ao conteúdo de onda, ministrado pelo Professor Rafael Rodrigues(UFCG, campus Cuité), nesta quarta-feira, 29,  com destaque para a frequência em ondas estacionárias.

Questão do ENEM 2013. A Ola Mexicana.


As ondas estacionárias podem ser reproduzidas em uma corda com uma das extremidades fixa. O objetivo principal é determinar a frequência própria de um diapasão.






A equação fundamental da onda diz que a velocidade de uma onda é dada por 

v=𝜆/T= 𝜆f⇔ v=𝜆/T= 𝜆f 

com a letra Grega 𝜆, a distâcia entre duas cristas de uma onda, sendo o comprimento de onda e frequência é o inverso do período T, 

f=1/T.


O comprimento L é um numero inteiro de meio comprimento de onda.

 

Verificação experimental da frequência de um diapasão

Veja o vídeo de um experimento para medir a frequência de um diapasão, apresentado para os estudantes da antiga disciplina  de instrumentação II do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité, ministrada em 2019 pelo professor Rafael, momento antes da pandemia do novo coronavírus.

 Neste vídeo, o professor Rafael divulga também a olimpíada brasileira de Física (OBF), as  inscrições estão abertas para a edição 2022, seja um multiplicador dessa informação. Veja o link para fazer as  inscrições na OBF 2024 no site de provas da OBF 2024 até o dia 27 do mês de maio.





 
Veja a aula 16, tendo a lista de exercícios 6 sobre ondas ... 
Veja como foi a aula anterior, número 15,

Aula 14, efeito Doppler para ondas mecânicas e ondas eletromagnética foi Fizeau

A programação completa está na aula 13,

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quarta-feira, 17 de abril de 2024

Aula 19-23.2-disciplina de Instrumentação I. Aceleração da gravidade usando o escoamento de fluido , professor Rafael, nesta quarta, 17 de abril

 

Aceleração da gravidade, usando o escoamento e um fluido incompressível

Aula 19 da disciplina de Instrumentação I, baseada na aula  ministrada pelo Professor Rafael(RAE-UFCG), que aconteceu  direto do Quilombo Caiana dos Crioulos de Alagoa Grande, na aula 16 da disciplina de Introdução à Física do RAE-UFCG, no dia 26-11-2020.  

No final da aula anterior, analisamos o princípio de  Arquimedes, de 287 antes de Cisto(aC), na aula 19 desta quarta-feira, 17, deduziremos a equação fundamental da hidrostática, ilustraremos alguns aplicações do conceito de pressão e investigaremos o escoamento de líquido. Consideraremos um fluido incompressível(densidade constante ou massa específica constante) e sem viscosidade(sem atrito). 

Iniciaremos explicando como encontrar águas subterrâneas, para construir um poço artesiano.

O tema principal da aula de hoje será como medir a aceleração da gravidade, usando o escoamento de um fluido incompressível(densidade constante e sem viscosidade(atrito). A água entra em um recipiente por cima e sai por um orifício feito na lateral do recipiente. A área da base do  recipiente é A e a área do orifício cilíndrico é a, sendo que A>>a. Lembre-se que os dois sinais juntos  >> significa muito maior do que.





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sexta-feira, 22 de março de 2024

Aula 13- 23.2-Instrumentação I, Kit VII-medir a aceleração da gravidade via um pêndulo simples, professor Rafael, nesta sexta, 22

  

Segue um resumo da aula de introdução à Física, ministrada pelo  professor Rafael Rodrigues do curso de Licenciatura em Física de Cuité-PB. 

Aqui você vai aprender a deduzir a equação do período de um sistema executando pequenas oscilações, usando  a segunda lei de Newton. Vamos aplicar para um pêndulo simples, um corpo de massa amarrado na extremidade de uma linha e a outra extremidade fixa.
 
Aula 13- Instrumentação I, 2023.2 será baseada no vídeo a seguir, gravado no dia  2 de fevereiro de 2022, na UFCG, campus Sumé-PB, o professor Rafael inicia a aula explicando o vetor bidimensional e suas projeções no plano cartesiano xy.

Em seguida, ele mostrou como medir a aceleração da gravidade local, usando um pêndulo simples e o cálculo  da discrepância experimental do experimento.

Ele explicou também como determinar a velocidade de um satélite, usando a força centrípeta resultante. De fato, não existe uma única força centrípeta, o que existe é a força centrípeta resultante, sendo igual ao produto da massa pela aceleração centrípeta. Esta é o quadrado da velocidade tangencial dividido pelo raio da trajetória do satétile.

No final do vídeo abaixo, o professor Rafael explica como é calculada a média final na UFCG.

Veja algumas imagens

Determine a aceleração da gravidade local usando o pêndulo Simples. Calcule o erro experimental(ou Discrepância experimental). Na fundamentação teórica, usando a segunda lei de Newton,  demonstre a fórmula do período T, para o pêndulo simples, executando pequenas oscilações.



No cálculo da discrepância relativa ou erro relativo, Dr, usamos o valor da aceleração da gravidade  tabelado, como sendo o valor mais preciso, isto é, g=980cm/s2       ou  g=9,8m/s2

Dr=|g-g'|/g=0,06=6%
com g' sendo o valor da aceleração da gravidade experimental, obtido através do cronômetro.
Vetor bidimensional e suas projeções no plano cartesiano xy.



  InstrumentaçãoI da UFCG, período letivo atrasado 2023.2. Professor Rafael Rodrigues do  curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité-PB 
 
Nota 1: cinco experimentos com materiais de baixo custo. 

Experimentos Propostos

Nota 1
1) Aceleração experimental no MRUV, usando um trilho de cortina ou um carrinho ou uma linha esticada
2) Lançamento horizontal, usando uma calha de madeira ou de borracha(mangueira)
3) Verificar as Leis de Newton, usando um carrinho em uma pista retilínea e uma polia
4) Pêndulo de Torção
5) Força de Atrito estático

Nota 2

6) Medir o período do oscilador massa-mola
7) Medir a aceleração da gravidade usando o pêndulo simples
8) Trabalho e Energia mecânica 
9) Frequência de um diapasão

Nota 3
9)  Densidade de um sólido usando o princípio de Arquimedes
10) Aceleração da gavidade via vazão de fluido
11) Física térmica: termologia 
12) Leis da termodinâmica 

 

Aqui você vai aprender a deduzir a equação de um sistema periódica. No trabalho do EFNNE 2022, realizado em Fortaleza aplicamos a segunda lei de Newton para deduzirmos a   equação do perído do  osciador massa-mola. O trabalho teve como autores Edilene Nascimento, Ednalva Josefa Nascimento e Rafael Rodrigues. O procedimento é o mesmo em ambos sistemas periódicos, partindo a segunda lei de Newton obtemos a equação do período.

No vídeo a seguir, o professor Rafael mostra outros trabalhos da seção de  pôsteres no XXXVI Encontro de Físicos do Norte e Nordeste (FNNE). Tem um trabalho do professor Diego da UFMA com uma proposta de mecânica quântica no ensino médio. Veja o vídeo.

 
Veja também o pêndulo mundial,



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quinta-feira, 21 de março de 2024

Aula 13-23.2-Prática de ensino em ciência da Natureza II -Lei de Faraday e Campo Magnético Variável. Professor Rafael, nesta quinta, 21



Nesta quinta, 21, veremos na aula 13, da disciplina de Prática de ensino em ciência da Natureza  II, ministrada pelo professor Rafael, veremos a força na teoria eletromagnética denominada de Força de Lorentz e a lei fe Faraday.

A teoria e prática é a meta principal das 3 disciplinas de Instrumentação em ciência e suas tecnologias do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité. Utilizando materiais de baixo custo os estudantes da disciplina de Instrumentação II-eletromagnetismo montam os kits sob a orientação do professor Rafael Rodrigues. Em prática de ensino é levado em conta os apectos da didática.

O físico e químico britânico Michael Faraday(nasceu em Newington, 22-9-1791, faleceu em Hampton Court, 25-8-1867) pai da eletricidade, motor elétrico e gerador elétrico,  idealizou as linhas de forças dos campos elétrico e magnético, para superar sua dificuldade com a matemática. Em 29 de agosto e 1831, ele publicou a lei de indução eletromagnética.


Lei de Faraday

Lei de Faraday: partículas com cargas elétricas em movimento geram campos elétrico e magnético. Lembre-se que as partículas com cargas elétricas, em repouso, geram somente campo elétrico. 

Michael Faraday é o pai da eletricidade e aultor da lei de indução eletromagnética, anunciada em 1831 e a Lei de Lenz em 1834.


Observe  que as linhas de força do campo magnético em um ímã. Elas saem do polo Norte e entram no polo Sul.


 Nesta aula, vemos a construção de kits de circuitos com  eletroimã, motor elétrico e a explicação da Lei de Faraday no nível universitário e no nível do ensino médio.

A lei de Lenz do eletromagnetismo explica o sinal negativo na  lei de Faraday, no nível do ensino médio, temos: 

𝜀= −ΔΦ/ Δt , 

com a variação do fluxo magnético, no ensino médio, sendo dado por 

ΔΦ = ΣΔA | B| cosΘ

significa que corrente induzida tende a se opor aquilo que a criou.

No momento em que o centro do ímã passar pela expira ocorrerá a inversão da variação do fluxo magnético, neste momento tendo a corrente nula.  Este fluxo aumenta sempre que o polo Norte se aproximar da espira.

 
Professor Rafael Rodrigues Explicando a lei de Faraday, no nível de ensino médio


Campo eletromagnético:  força de Lorentz

A interação do campo  eletromagnético é mediado pela força de Lorentz, a qual, é a  força   eletromagnética, sendo exatamente  a adição da força elétrica com a força magnética, com o campo elétrico variando no tempo. 

A força  de Lorentz é a interação da teoria  eletromagnética:

  = qE + qvxB,
com E sendo o vetor campo elétrico.

Esta força é denominada de vetor força de Lorentz.
 
Aqui a lei de Gauss obedece  a mesma equação, a diferença que o campo elétrico varia no tempo.

Foi visto: campo Elétrico ________ força elétrica


Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P: 

Neste caso, a direção do campo elétrico é a direção da força elétrica, representada da figura anterior. Unidade no SI: N/C(newton dividido por coulomb).

Campo Magnético: força magnética


Regra da mão direita

A palma da mão indica o sentido do vetor força magnética, o dedo polegar indica o sentido do vetor velocidade e os demais dedos da mão direita o sentido do campo magnético.


O campo eletromagnético se propaga em uma direção perpendicular a vibração de ambos campos elétrico e magnético. Veja a onda eletromagnética se propagando.


A força magnética de um campo magnético de intensidade B gerado por  um fio com corrente i e comprimento L: 
F_m=BiL



Descobertas de Nikola Tesla na Eletriciadade


O cientista Nikola Tesla (1856 – 1943) afirmava que suas invenções eram criadas com informações advindas de seres extraterrestres.

Na década de 90 do século 19, Nikola Tesla tinha revolucionado o mundo com suas invenções para aproveitar a eletricidade, dando-nos o motor elétrico de indução, corrente alternada (AC), radiotelegrafia, o controle remoto de rádio, iluminação fluorescente e outras maravilhas científicas. Na realidade, era polifásico de Tesla corrente alternada e corrente contínua Thomas Edison, para inaugurar a era tecnológica moderna. Tesla não era para descansar sobre os louros, mas continuou a fazer descobertas fundamentais nos domínios da energia e da matéria. Ele descobriu raios cósmicos décadas antes e Millikan foi o primeiro a desenvolver raios-X, o tubo de raios catódicos e outros tipos de válvulas. No entanto, a descoberta potencial mais significativo de Nikola Tesla era que a energia eléctrica pode ser propagada através da terra e também em torno dele numa área atmosférico chamado a cavidade Schumann. Estende-se a partir da superfície para a ionosfera do planeta, na altura de cerca de 80 km. As ondas eletromagnéticas de freqüência extremamente baixa em torno de 8 Hz (Ressonância Schumann, ou a pulsação do campo magnético da Terra) Viajando com praticamente nenhuma perda para qualquer ponto do planeta. O sistema de distribuição de energia de Tesla e sua dedicação à energia livre significava que com o dispositivo elétrico apropriado ajustado corretamente na transmissão de energia, qualquer pessoa no mundo pode chamar de seu sistema. 
Leia mais sobre Tesla,

Bobina de Tesla projeto Energia WIFI.


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