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Questão 5322

ITA 1996
Física

(Ita 1996) Uma técnica muito empregada para medir o valor da aceleração da gravidade local é aquela que utiliza um pêndulo simples. Para se obter a maior precisão no valor de g deve-se:

A

usar uma massa maior.

B

usar um comprimento menor para o fio.

C

medir um número maior de períodos.

D

aumentar a amplitude das oscilações.

E

fazer várias medidas com massas diferentes.

Gabarito:

medir um número maior de períodos.



Resolução:

Vamos primeiramente pensar o que influência na medida da gravidade utilizando um pêndulo. E para isso podemos usar a seguinte equação:

T = 2 pi sqrt {frac {L}{g}}

Então já sabemos que a única coisa que vai afetar o cálculo da gravidade é o período e o comprimento do fio do pêndulo, isso já nos deixa entre as alternativas B e C.

Considerando que o experimento é feito a mão com no máximo o uso de um cronômetro e uma trena (possíveis equipamentos que a técnica teria), vamos fazer nossa análise. Se diminuirmos o comprimento do fio diminuiremos o período, o que pode gerar uma imprecisão muito grande pelo seguinte:

Se a técnica demorar 0,1 segundo para apertar o botão do cronômetro, se o período for de 1s, isso é uma imprecisão de 10%. Ou seja, ela pode errar o valor da gravidade em até 21%, o que é uma margem de erro bem grande. 

Mas se o fio for longo, o período também vai ser maior então se ela demorar os mesmo 0,1 segundo para apertar o botão, mas dessa vez com o período sendo de 4s, a imprecisão seria de 2,5%. Isso seria uma imprecisão de cerca de 5% no valor da gravidade. Então se diminuirmos o fio só diminuirá a precisão do cálculo.

Letra B está errada.

 

 

Agora sobre a letra C, como a técnica é humana, ela não conseguirá medir sempre o mesmo período usando o cronômetro (devido ao seu tempo de reação para apertá-lo). As vezes ela vai apertar um pouquinho depois, as vezes muito depois, as vezes antes e as vezes até no tempo certo. Então se ela tentar isso diversas vezes e depois fazer uma média de todos os tempos marcado, a precisão será muito maior do que se ela marca o período apenas uma vez.

Então letra C está correta.

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