[MCE] Pratical

Signed-off-by: TiagoRG <tiago.rgarcia@ua.pt>
This commit is contained in:
Tiago Garcia 2023-12-16 21:49:45 +00:00
parent c2ee2b786a
commit d31cdac051
Signed by: TiagoRG
GPG Key ID: DFCD48E3F420DB42
45 changed files with 857 additions and 4 deletions

3
.gitmodules vendored
View File

@ -1,6 +1,3 @@
[submodule "2ano/1semestre/mce/pratica-laboratorial/mce-tp1"]
path = 2ano/1semestre/mce/pratica-laboratorial/mce-tp1
url = https://github.com/TiagoRG/mce-tp1.git
[submodule "1ano/1semestre/iei/infor2022-g16"] [submodule "1ano/1semestre/iei/infor2022-g16"]
path = 1ano/1semestre/iei/infor2022-g16 path = 1ano/1semestre/iei/infor2022-g16
url = https://github.com/TiagoRG/infor2022-g16.git url = https://github.com/TiagoRG/infor2022-g16.git

@ -1 +0,0 @@
Subproject commit 4852f199a52d43501707e7f1986a8a40bd2f8c36

View File

@ -0,0 +1,13 @@
.PHONY: all compile clean
all: compile clean
compile: main.tex bibliography.bib
pdflatex main.tex
biber main
pdflatex main.tex
pdflatex main.tex
mv main.pdf ../report.pdf
clean:
rm -f *.aux *.blg *.bbl *.toc *.log *.lof *.lot *.log.xml *.bcf *.out *.run.xml *.gz

View File

@ -0,0 +1,3 @@
# TODO
- Fix às imagens em ch:detalhes-experimentais-relevantes

View File

@ -0,0 +1,169 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Análise e Discussão}
\label{ch:analise-discussao}
{
%%%
% Conteúdo da Análise e Discussão aqui
\section{Parte A}
\label{sec:analise-discussao-parte1}
\subsection{Análise}
\label{subsec:analise-discussao-parte1-analise}
\subsubsection{Distância}
\label{subsec:analise-discussao-parte1-distancia}
Esta distância é 10cm e será constante para todos os lançamentos sendo ela a distância entre os dois sensores de movimento. O erro associado a esta medição é de 1mm.
\subsubsection{Tempo}
\label{subsec:analise-discussao-parte1-tempo}
O tempo é medido pelo sistema de controlo dos sensores e é medido em segundo. O erro associado a esta medição é de 0.0001s. Este tempo é em média 0.04447s. A variação máxima do tempo é 0.0005s.
\subsubsection{Velocidade}
\label{subsec:analise-discussao-parte1-velocidade}
Para calcular a velocidade utilizamos a seguinte fórmula:
\begin{equation}
v = \frac{d}{t}
\end{equation}
O erro associado a esta medição é de 0.0001m/s. A velocidade média é 2.249m/s. A variação máxima da velocidade é 0.04778m/s.
\subsection{Discussão}
\label{subsec:analise-discussao-parte1-discussao}
Tendo em conta as medições anteriores da distância e do tempo, verifica-se que a distância foi constante e a variação do tempo bastante baixa (variação máxima de 0.0005s) o que implica uma exatidão alta nos valores da velocidade calculados (exatidão de 97.9\%).\bigskip
Entre os possíveis motivos para a variação nos valores medidos de tempo podem se mencionar:
\begin{itemize}
\item A falta de consistência da força da mola;
\item A forma como a pessoa que dispara pode não o fazer exatamente da mesma forma em todos os disparos.
\end{itemize}
\pagebreak
\section{Parte B}
\label{sec:analise-discussao-parte2}
\subsection{Análise}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-analise}
\subsubsection{Altura}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-altura}
O valor da altura será constante e será medido desde o nível do alvo até ao ponto de lançamento verticalmente. No caso desta experiência, a altura medida foi 26cm.
\subsubsection{Ângulo}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-angulo}
Este ângulo varia de lançamento para lançamento, sendo medido utilizando as marcações do lançador. O erro associado a esta medição é de 0.5º. Os valores usados foram 30º, 34º, 38º, 40º e 43º.
\subsubsection{Alcance}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-alcance}
A figura \ref{fig:parte2-chart} representa o alcance em função do ângulo. No eixo $x$ temos o ângulo de lançamento enquanto que no eixo $y$ temos o alcance médio de cada ângulo.
\begin{figure}[ht]
\centering
\includegraphics[width=0.6\textwidth]{images/parte2chart.png}
\caption{Gráfico do alcance em função do ângulo}
\label{fig:parte2-chart}
\end{figure}
\subsection{Discussão}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-discussao}
Tendo em conta os valores obtidos, verifica-se uma maior discrepância entre esses mesmos valores, especialmente para os três primeiros ângulos usados (30º, 34º e 38º) com variações de 0.051, 0.046 e 0.046, respetivamente.\bigskip
Nesta experiência, estas variações podem se dever a diversos fatores, como por exemplo:
\begin{itemize}
\item A falta de consistência da força da mola;
\item A forma como a pessoa que dispara pode não o fazer exatamente da mesma forma em todos os disparos;
\item A resistência do ar;
\item As marcas existentes no alvo que podem causar confusão à pessoa que as vai verificar;
\item A pouca estabilidade do alvo;
\item Pequenas variações na forma de medição do alcance.
\end{itemize}\bigskip
Para calcular o ângulo para o qual o alcance é máximo, é necessário calcular a derivada da função do alcance em função do ângulo e igualar a zero. A função do alcance em função do ângulo foi obtida utilizando o software Microsoft Excel que aproximou uma função polinomial de segundo grau aos pontos respetivos aos nossos valores. A equação obtida foi, tal como se pode ver no gráfico da figura \ref{fig:parte2-chart}:
\begin{equation}
y = -0.0002x^2 + 0.0171x + 0.3381
\end{equation}
A derivada desta função em $x$ será:
\begin{equation}
y' = -0.0004x + 0.0171
\end{equation}\\
Por sua vez, esta será igual a 0 quando $x = 42.75$º.\bigskip
A altura de lançamento usada foi a mesma para todos os disparos de todos os ângulos o que implica que, baseado na experimentação, o ângulo para o qual se obtém maior alcance será $42.75$º.
\pagebreak
\section{Parte C}
\label{sec:analise-discussao-parte3}
\subsection{Análise}
\label{subsec:analise-discussao-parte3-analise}
\subsubsection{Comprimento do pêndulo}
\label{subsec:analise-discussao-parte3-comprimento}
Distância entre o ponto de suspensão e extremidade do centro. Este valor é obtido por medição direta com o erro associado de 1mm. O valor obtido foi de 24.4cm.
\subsubsection{Massas}
\label{subsec:analise-discussao-parte3-massas}
As massas são obtidas por medição direta com o erro associado de 0.1g. Os valores obtidos foram 237.2g para o pêndulo e 66.5g para o projétil.
\subsubsection{Ângulo}
\label{subsec:analise-discussao-parte3-angulo}
Este é o ângulo máximo descrito pelo movimento do pêndulo. O erro associado a esta medição é de 0.1º. O valor médio foi 17º.
\subsubsection{Altura}
\label{subsec:analise-discussao-parte3-altura}
Este é o valor da altura máxima atingida pelo projétil, que é registada no ponto de maior ângulo. Pode ser calculada a partir da seguinte fórmula:
\begin{equation}
h = L(1 - \cos(\theta))
\end{equation}
O valor médio obtido foi 10.66mm.
\subsubsection{Velocidade}
\label{subsec:analise-discussao-parte3-velocidade}
Este é o valor da velocidade inicial do projétil. Pode ser calculada a partir da seguinte fórmula:
\begin{equation}
v = \left| \frac{m_{projetil}~+~m_{pendulo}}{m_{projetil}} * \sqrt{2*g*h} \right|~~~~~(SI)
\label{eq:parte3-velocidade-inicial}
\end{equation}
Onde $g$ é a aceleração gravítica e $h$ é a altura máxima atingida pelo projétil (calculada anteriormente).
\subsection{Discussão}
\label{subsec:analise-discussao-parte3-discussao}
Tendo em conta os valores obtidos, verifica-se uma amplitude de 1º. Esta variação pode se dever a diversos fatores, como por exemplo:
\begin{itemize}
\item A falta de consistência da força da mola;
\item A forma como a pessoa que dispara pode não o fazer exatamente da mesma forma em todos os disparos;
\item Incerteza associada ao instrumento de medição;
\item O atrito do pêndulo com o suporte.
\end{itemize}
Usando a fórmula \ref{eq:parte3-velocidade-inicial} obtém-se para cada ângulo diferentes valores de velocidade inicial, sendo o valor da velocidade média 2.0879m/s. Este resultado deverá ser semelhante ao obtido da Parte A (secção \ref{subsec:analise-discussao-parte1-velocidade}), que ao comparar verifica-se uma diferença de 0.1611m/s.
%%%
}

View File

@ -0,0 +1,21 @@
\chapter*{Anexos}
\label{chap:anexos}
{
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=1\textwidth]{images/tabela-parte1}\label{fig:tabela-parte1}
\caption{Tabela de resultados - Parte A}
\end{figure}
\begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=1\textwidth]{images/tabela-parte2}\label{fig:tabela-parte2}
\caption{Tabela de resultados - Parte B}
\end{figure}
\begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=1\textwidth]{images/tabela-parte3}\label{fig:tabela-parte3}
\caption{Tabela de resultados - Parte C}
\end{figure}
}

View File

@ -0,0 +1,15 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Conclusões}
\label{ch:conclusoes}
{
%%%
% Conteúdo da conclusão aqui
Em todas as experiências, os objetivos essenciais foram cumpridos, contudo, verificámos alguns erros, como erros relacionados com medições que levaram a alguma disperidade entre valores calculados e valores teóricos.
De forma a reduzir/minimizar a variação do fator humano no disparo (ex. O lançamento ser efetuado sempre pela mesma pessoa), nas medições de forma a aumentar a precisão. Podem ser efetuadas mais medições com instrumentos mais rigorosos. Um exemplo disto é o alvo utilizado para medir o alcance na Parte B.
%%%
}

View File

@ -0,0 +1,116 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Detalhes Experimentais Relevantes}
\label{ch:detalhes-experimentais-relevantes}
{
%%%
% Conteúdo da introdução aqui
\section{Parte A}
\label{sec:detalhes-experimentais-relevantes-parte1}
\subsection{Material}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte1-material}
\begin{enumerate}
\item Lançador de projéteis
\item Suporte para o lançador de projéteis
\item Sensor de movimento
\item Sensor de movimento
\item Sistema de controlo dos sensores
\item Fita-métrica
\item Bola metálica
\end{enumerate}
\begin{figure}[h]
\center
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/montagem-experimental-parte1}\label{fig:montagem-experimental-parte1}
\end{figure}
\subsection{Procedimento}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte1-procedimento}
Antes de iniciar qualquer procedimento experimental é necessário certificar que o lançador de projéteis está devidamente montado e que o sistema de controlo dos sensores está ligado e a funcionar corretamente.
\begin{enumerate}
\item Preparar a montagem experimental como ilustrado na figura \ref{fig:montagem-experimental-parte1};
\item Medir a distância entre os sensores de movimento;
\item Carregar o lançador de projéteis com a bola metálica na posição de tiro curto (SHORT RANGE);
\item Colocar o sistema de controlo dos sensores na posição de TWO GATES e carregar em START/STOP;
\item Disparar o projétil e registar o valor de tempo obtidos;
\item Efetuar 3 disparos e registar as respetivas medições.
\end{enumerate}
\pagebreak
\section{Parte B}
\label{sec:detalhes-experimentais-relevantes-parte2}
\subsection{Material}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte2-material}
\begin{enumerate}
\item Lançador de projéteis
\item Suporte para o lançador de projéteis
\item Alvo
\item Fita-métrica
\item Bola metálica
\end{enumerate}
\begin{figure}[h]
\center
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/montagem-experimental-parte2}\label{fig:montagem-experimental-parte2}
\end{figure}
\subsection{Procedimento}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte2-procedimento}
Antes de efetuar os lançamentos, é necessário verificar rigorosamente o ângulo de lançamento e fixar devidamente o alvo de modo a evitar imprecisões relacionadas com o mesmo.
\begin{enumerate}
\item Preparar a montagem experimental como ilustrado na figura \ref{fig:montagem-experimental-parte2};
\item Colocar o alvo a uma distância tal que a esfera caia sobre a sua superfície;
\item Carregar o lançador de projéteis com a bola na posição de tiro curto (SHORT RANGE);
\item Medir a altura de lançamento do projétil;
\item Disparar o projétil e registar o alcance obtido;
\item Efetuar 3 disparos e registar as respetivas medições para cada valor de ângulo (sendo esses ângulos: 34º, 38º, 40º e 43º).
\end{enumerate}
\pagebreak
\section{Parte C}
\label{sec:detalhes-experimentais-relevantes-parte3}
\subsection{Material}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte3-material}
\begin{enumerate}
\item Suporte para o lançador de projéteis
\item Lançador de projéteis
\item Bola metálica
\item Pêndulo balístico
\item Balança
\item Fita-métrica
\end{enumerate}
\begin{figure}[h]
\center
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/montagem-experimental-parte3}\label{fig:montagem-experimental-parte3}
\end{figure}
\subsection{Procedimento}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte3-procedimento}
\begin{enumerate}
\item Preparar a montagem experimental como ilustrado na figura \ref{fig:montagem-experimental-parte3};
\item Medir as massas do projétil e do pêndulo balístico;
\item Medir o comprimento do pêndulo;
\item Carregar o lançador de projéteis com a bola na posição de tiro curto (SHORT RANGE);
\item Disparar o projétil e registar o ângulo máximo descrito pelo pêndulo;
\item Efetuar 5 disparos e registar as respetivas medições.
\end{enumerate}
%%%
}

View File

@ -0,0 +1,12 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Introdução}
\label{ch:introducao}
{
%%%
% Conteúdo da introdução aqui
Os conhecimentos necessários para as realizações da primeira e segunda parte do trabalho (lançamentos horizontal e com ângulo variável) foram obtidos na aula respetiva aos conteúdos do momento linear e lançamento oblíquo enquanto que para a terceira parte (lançamento contra um pêndulo balístico) foram obtidos na aula relativa às colisões.
%%%
}

View File

@ -0,0 +1,9 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter*{Acrónimos}
\begin{acronym}
\acro{deti}[DETI]{Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Informática}
\acro{leci}[LECI]{Licenciatura em Engenharia de Computadores e Informática}
\acro{ua}[UA]{Universidade de Aveiro}
\end{acronym}

View File

@ -0,0 +1,9 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\newcommand{\titulo}{Mecânica e Campo Eletromagnético - Trabalho Prático 1}
\newcommand\data{DATA}
\newcommand\autores{Tiago Garcia, Rúben Gomes, Bruno Santos}
\newcommand\autorescontactos{(114184) tiago.rgarcia@ua.pt, (113435) rlcg@ua.pt, (113446) brunommsantos@ua.pt}
\newcommand\departamento{Dept. de Eletrónica, Telecomunicações e Informática}
\newcommand\empresa{Universidade de Aveiro}

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 60 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 45 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 114 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 15 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 22 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 50 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 41 KiB

View File

@ -0,0 +1,116 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\documentclass{report}
\usepackage[T1]{fontenc} % Fontes T1
\usepackage[utf8]{inputenc} % Input UTF8
\usepackage[backend=biber, style=ieee]{biblatex} % para usar bibliografia
\usepackage{csquotes}
\usepackage[portuguese]{babel} %Usar língua portuguesa
\usepackage{blindtext} % Gerar texto automaticamente
\usepackage[printonlyused]{acronym}
\usepackage{hyperref} % para autoref
\usepackage{graphicx}
\usepackage{indentfirst}
\usepackage{float}
\usepackage{geometry}
\geometry{
paper=a4paper,
margin=45pt,
includefoot
}
\bibliography{bibliography}
\begin{document}
%%
% Definições
\input{defs/definitions}
%
%%%%%% CAPA %%%%%%
%
\begin{titlepage}
\begin{center}
%
\vspace*{50mm}
%
{\Huge \titulo}\\
%
\vspace{10mm}
%
{\Large \empresa}\\
%
\vspace{10mm}
%
{\LARGE \autores}\\
%
\vspace{30mm}
%
\begin{figure}[h]
\center
\includegraphics{images/ua}\label{fig:ua-title-logo}
\end{figure}
\end{center}
\end{titlepage}
%% Página de Título %%
\title{%
{\Huge\textbf{\titulo}}\\
{\vspace{20mm}}
{\Large \departamento\\ \empresa}
}
%
\author{%
\autores \\
\autorescontactos
}
%
\date{\today}
%
\maketitle
%\pagenumbering{roman}
%%%%%% RESUMO %%%%%%
\begin{abstract}
O principal objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de uma esfera em diferentes tipos de movimentos. Para alcançar os objetivos pretendidos, foi necessário realizar 3 experiências, sendo estas o lançamento horizontal, lançamento com ângulo variável e por último lançamento contra um pêndulo balístico. As medições de comprimentos apresentam um erro de 1mm, medições de massas apresentam um erro de 0.1g e medições de ângulos apresentam um erro de 0.1º. A exatidão na primeira parte foi de 97.9\%.
\end{abstract}
\tableofcontents
%\listoftables % descomentar se necessário
%\listoffigures % descomentar se necessário
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\clearpage
\pagenumbering{arabic}
%%%%%% INTRODUÇÃO %%%%%%
\input{ch/introducao}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Capítulos
\input{ch/detalhes-experimentais-relevantes}
\input{ch/analise-discussao}
%%%%%% CONCLUSÕES %%%%%%
\input{ch/conclusao}
%%%%%% ACRÓNIMOS %%%%%%
%\input{defs/acronyms}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\printbibliography
\input{ch/anexos}
\end{document}

View File

@ -0,0 +1,13 @@
.PHONY: all compile clean
all: compile clean
compile: main.tex bibliography.bib
pdflatex main.tex
biber main
pdflatex main.tex
pdflatex main.tex
mv main.pdf ../report.pdf
clean:
rm -f *.aux *.blg *.bbl *.toc *.log *.lof *.lot *.log.xml *.bcf *.out *.run.xml *.gz

View File

@ -0,0 +1,84 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Análise e Discussão}
\label{ch:analise-discussao}
{
%%%
% Conteúdo da Análise e Discussão aqui
\section{Parte A}
\label{sec:analise-discussao-parte1}
\subsection{Resultados} \label{subsec:analise-discussao-parte1-resultados}
Para o cálculo da constante de calibração, foi utilizada a montagem referida no enunciado, e registados os valores de $I_s$ e $V_H$.
\par No gráfico abaixo é representada a reta de aproximação da função $V_h = f(I_s)$ , elaborada pelo software Excel com base nos dados obtidos experimentalmente.
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[scale=0.6]{images/grafico1-parte-a.png}
\caption{Gráfico de representação linear de $I_s$ e $V_H$}
\label{fig:grafico1-parte-a}
\end{figure}
Na seguinte tabela, estão denotados os valores experimentais utilizados na elaboração do gráfico apresentado acima, e o valor calculado para a constante de calibração, $C_c$.
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[scale=0.6]{images/tabela1-parte-a.png}
\caption{Tabela de resultados (parte A)}
\label{fig:tabela1-parte-a}
\end{figure}
\subsection{Análise} \label{subsec:analise-discussao-parte1-analise}
Quanto aos resultados obtidos, o valor obtido de $C_c$ foi calculado usando a equação (5), e este tem um erro associado que foi calculado utilizando a equação (2). \ O desvio associado foi de $\Delta C_c = 2.03 \times 10^{-2}$.
\subsection{Discussão}
Após as medições e cálculos efetuados, foi obtido o gráfico \ref{fig:grafico1-parte-a} e a equação da reta de aproximação cujos valores divergem minimamente dos medidos. \ O declive desta equação foi utilizado para o cálculo de $C_c$.
\par Como $\frac{N}{l}$ e $\mu_0$ são valores constantes, a única variável no cálculo de $C_c$ é apenas o declive da reta da função $f(I_s)$, que está relacionado com os valores medidos, logo estes são a única influência no erro.
\par Estes erros podem ser, por exemplo, o erro associado aos instrumentos de medição, ou pequenas variações na calibração da sonda.
\pagebreak
\section{Parte B}
\label{sec:analise-discussao-parte2}
\subsection{Resultados}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-resultados}
Na parte B, foram efetuadas medições em 3 partes, repartidas em 3 tabelas e gráficos. \ Estas representam a variação dos campos magnéticos gerados pelas bobines, consoante a posição da sonda de Hall.
\par Na tabela 1, apenas a bobine imóvel tem corrente elétrica. \ Na tabela 2, apenas a bobine móvel tem corrente elétrica. \ Na tabela 3, as duas bobines estão ligadas em série, ambas com a mesma corrente elétrica.
\par Estas tabelas estão representadas na figura abaixo.
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[scale=0.6]{images/tabelas1-3-parte-b.png}
\caption{Tabelas representativas dos campos magnéticos}
\end{figure}
Em baixo está representado os gráficos das respetivas tabelas em função à posição da sonda de Hall.
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[scale=0.6]{images/graficos1-3-parte-b.png}
\caption{Gráficos representativos das tabelas}
\end{figure}
\subsection{Análise}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-analise}
O Princípio da Sobreposição do campo magnético consiste em que, numa configuração de Helmholtz, a soma do valor dos campos individualmente gerados numa dada posição da sonda de Hall será igual ao valor medido com as duas bobines ativas.
\par Ao observar os resultados obtidos, a propriedade fundamental do Princípio da Sobreposição verifica-se de forma aproximada, ou seja, embora a soma dos campos individualmente medidos não seja exatamente igual ao valor medido aquando da medição simultânea dos dois campos, os valores são próximos.
\par Nos gráficos está apresentado de forma mais clara este princípio. \ Com isto, podemos afirmar que ocorre sobreposição dos campos magnéticos.
\par Para estimar o nº de espiras, foi utilizada a equação (4) para calcular o campo magnético no eixo de um anel de corrente. \ Após obter o resultado do campo magnético, utiliza-se o $B_{max}$ obtido na tabela 3, usando a equação (6).
\subsection{Discussão}
\label{subsec:analise-discussao-parte2-discussao}
Dado por completo os cálculos necessários, e a análise dos resultados obtidos, e a discrepância entre os valores teóricos e práticos, para a verificação do Princípio da Sobreposição do campo magnético. \ Estes desvios são originados por margens de erro, nos valores que este está dependente, como a constante de calibração e as medições da diferença de potencial numa dada posição.
\par No cálculo do nº de espiras, o erro associado à estimativa deve-se a diversos fatores, como os erros associados ao cálculo do valor máximo obtido no campo magnético, e o cálculo de $B(x)$.
%%%
}

View File

@ -0,0 +1,3 @@
\chapter*{Anexos}
\label{chap:anexos}

View File

@ -0,0 +1,15 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Conclusões}
\label{ch:conclusoes}
{
%%%
% Conteúdo da conclusão aqui
Na primeira parte do trabalho, foi possível obter a constante de calibração da sonda de efeito de Hall, que foi aproximadamente $0.0309$. Não existiram grandes problemas na realização desta parte, pelo que foi possível chegar ao valor da constante de calibração sem existir nenhum desvio significativo.
Na segunda parte do trabalho, foi possível obter o campo magnético ao longo do eixo de duas bobines na configuração de Helmholtz, utilizando uma sonda de Hall. Também foi estimado o número de espiras das bobines, que foi aproximadamente $N = 80$ (cada bobine). Durante a experiência surgiram alguns problemas, nomeadamente erros na calibração da sonda, o que fez com que os valores obtidos não fossem imediatamente os esperados.
%%%
}

View File

@ -0,0 +1,67 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Detalhes Experimentais Relevantes}
\label{ch:detalhes-experimentais-relevantes}
{
%%%
% Conteúdo da introdução aqui
\section{Material}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-material}
\begin{enumerate}
\item Voltímetro
\item Amperímetro
\item Fonte de tensão de $15~V$
\item Resistência de $10~\Omega$
\item Reóstato de $330~\Omega$
\item Sonda de efeito de Hall
\item Solenoide
\item Bobines de Helmholtz
\end{enumerate}
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=1\linewidth]{images/esquema-montagem-experimental.png}
\caption{Montagem experimental}
\label{fig:detalhes-experimentais-relevantes-montagem-experimental}
\end{figure}
\pagebreak
\section{Parte A}
\label{sec:detalhes-experimentais-relevantes-parte1}
Esta primeira parte do trabalho foi realizada com o objetivo de calibrar a sonda de efeito de Hall, obtendo assim a sua constante de calibração ($C_c$), a ser usada na segunda parte do trabalho.
\subsection{Procedimento}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte1-procedimento}
\begin{enumerate}
\item Liga-se a sonda ao voltímetro e regula-se o potenciómetro da sonda para que o voltímetro indique $0~V$ quando não está sujeita a um campo magnético.
\item Monta-se agora o resto do circuito, como na figura \ref{fig:detalhes-experimentais-relevantes-montagem-experimental}.
\item Regista-se o valor $\frac{N}{l}$, que é o número de espiras por unidade de comprimento do solenoide.
\item Coloca-se a sonda no interior do solenoide, procurando o ponto onde a aproximação utilizada de solenoide infinito.
\item Ajusta-se o reóstato de modo a obter 10 valores de corrente $I_S$ diferentes, registando-se os diferentes valores da tensão $V_H$ para cada valor da corrente.
\end{enumerate}
\section{Parte B}
\label{sec:detalhes-experimentais-relevantes-parte2}
\subsection{Procedimento}
\label{subsec:detalhes-experimentais-relevantes-parte2-procedimento}
\begin{enumerate}
\item Colocam-se as bobines na configuração de Helmholtz, com uma distância entre elas igual ao seu raio.
\item Registam-se os dados das bobines, nomeadamente o raio e posição de cada uma.
\item Monta-se agora o resto do circuito, como na figura \ref{fig:detalhes-experimentais-relevantes-montagem-experimental} apenas substituindo o solenoide por uma das bobines.
\item Ajusta-se o reóstato de modo a ter $I=0.50A$ que será constante durante toda a experiência.
\item Mede-se o campo magnético criado pela bobine ao longo do seu eixo, de centímetro a centímetro, registando cada par de valores: posição, tensão de Hall $(V_H)$.
\item Repetem-se os passos 3, 4 e 5, mas agora para a segunda bobine (usando as mesmas posições usadas anteriormente).
\item Ligam-se agora ambas as bobines, em série, e mais uma vez registam-se os valores da tensão de Hall para as mesmas posições utilizadas anteriormente.
\end{enumerate}
\pagebreak
%%%
}

View File

@ -0,0 +1,26 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter{Introdução}
\label{ch:introducao}
{
%%%
% Conteúdo da introdução aqui
\section{Fórmulas} \label{sec:formulas}
Para a resolução deste trabalho, foram consideradas as seguintes fórmulas, após certas deduções:
\begin{itemize}
\item $B_{sol} = \mu_0 (\frac{N}{l}) I_s$ (1)
\item $\frac{\Delta C}{C} = \frac{\frac{\Delta N}{\Delta l}}{\frac{N}{l}} + \frac{\Delta m}{m}$ (2)
\item $B = C_c V_H$ (3)
\item $\vec{B}(x) = \frac{\mu_0 I R^2}{2(R^2 + (x - x_0)^2)^{3/2}}$ (4)
\item $C_c = \frac{\mu_0 \frac{N}{l}}{m}$ (5)
\item $\frac{N}{l} = \frac{B_{max}}{B_x}$ (6)
\end{itemize}
Para algumas destas fórmulas foi usada a constante $\mu_0$ que representa a permeabilidade magnética do vácuo, e é equivalente a $4\pi \times 10^{-7}~~Tm/A$.
%%%
\section{Objetivos} \label{sec:objetivos}
O objetivo deste trabalho foi, na parte A, calibrar uma sonda de efeito de Hall, obtendo assim a sua constante de calibração ($C_c$), e calcular o seu respetivo erro.
\par Na parte B, foi calculado o campo magnético ao longo do eixo de duas bobines na configuração de Helmholtz, utilizando uma sonda de Hall. \ Também foi estimado o número de espiras das bobines.
}

View File

@ -0,0 +1,9 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\chapter*{Acrónimos}
\begin{acronym}
\acro{deti}[DETI]{Departamento de Eletrónica, Telecomunicações e Informática}
\acro{leci}[LECI]{Licenciatura em Engenharia de Computadores e Informática}
\acro{ua}[UA]{Universidade de Aveiro}
\end{acronym}

View File

@ -0,0 +1,9 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\newcommand{\titulo}{Mecânica e Campo Eletromagnético - Trabalho Prático 1}
\newcommand\data{DATA}
\newcommand\autores{Tiago Garcia, Rúben Gomes, Bruno Santos}
\newcommand\autorescontactos{(114184) tiago.rgarcia@ua.pt, (113435) rlcg@ua.pt, (113446) brunommsantos@ua.pt}
\newcommand\departamento{Dept. de Eletrónica, Telecomunicações e Informática}
\newcommand\empresa{Universidade de Aveiro}

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 41 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 30 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 20 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 14 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 72 KiB

View File

@ -0,0 +1,148 @@
%! Author = TiagoRG
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
\documentclass{report}
\usepackage[T1]{fontenc} % Fontes T1
\usepackage[utf8]{inputenc} % Input UTF8
\usepackage[backend=biber, style=ieee]{biblatex} % para usar bibliografia
\usepackage{csquotes}
\usepackage[portuguese]{babel} %Usar língua portuguesa
\usepackage{blindtext} % Gerar texto automaticamente
\usepackage[printonlyused]{acronym}
\usepackage{hyperref} % para autoref
\usepackage{graphicx}
\usepackage{indentfirst}
\usepackage{float}
\usepackage{geometry}
\geometry{
paper=a4paper,
margin=45pt,
includefoot
}
\bibliography{bibliography}
\begin{document}
%%
% Definições
\input{defs/definitions}
%
%%%%%% CAPA %%%%%%
%
\begin{titlepage}
\begin{center}
%
\vspace*{50mm}
%
{\Huge \titulo}\\
%
\vspace{10mm}
%
{\Large \empresa}\\
%
\vspace{10mm}
%
{\LARGE \autores}\\
%
\vspace{30mm}
%
\begin{figure}[h]
\center
\includegraphics{images/ua}\label{fig:ua-title-logo}
\end{figure}
\end{center}
\end{titlepage}
%% Página de Título %%
\title{%
{\Huge\textbf{\titulo}}\\
{\vspace{20mm}}
{\Large \departamento\\ \empresa}
}
%
\author{%
\autores \\
\autorescontactos
}
%
\date{\today}
%
\maketitle
%\pagenumbering{roman}
\tableofcontents
%\listoftables % descomentar se necessário
%\listoffigures % descomentar se necessário
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\clearpage
\pagenumbering{arabic}
%%%%%% INTRODUÇÃO %%%%%%
\input{ch/introducao}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Capítulos
\input{ch/detalhes-experimentais-relevantes}
\input{ch/analise-discussao}
%%%%%% CONCLUSÕES %%%%%%
\input{ch/conclusao}
\pagebreak
\section*{$B_{sol} = \mu_0 \frac{N}{l} I_S$}
\begin{itemize}
\item $B_{sol}$ - Campo magnético do solenóide (apenas paralelo ao eixo do solenóide)
\item $\mu_0$ - Permeabilidade magnética do vácuo (constante, $4\pi \times 10^{-7}~~Tm/A$)
\item $I_S$ - Corrente elétrica no solenóide
\end{itemize}
\section*{$\frac{\Delta C}{C} = \frac{\frac{\Delta N}{\Delta l}}{\frac{N}{l}} + \frac{\Delta m}{m}$}
Equação usada para calcular o erro relativo da constante de calibração do sensor de Hall.
\section*{$B = C_CV_V$}
Usada para calcular o campo magnético a partir da tensão de saída do sensor de Hall para as bobinas de Helmholtz.
\begin{itemize}
\item $B$ - Campo magnético
\item $C_C$ - Constante de calibração do sensor de Hall
\item $V_V$ - Tensão de saída do sensor de Hall
\end{itemize}
\section*{$\vec{B}(x) = \frac{\mu_0 I R^2}{2(R^2 + (x - x_0)^2)^{3/2}}$}
As variáveis $x$ e $x_0$ anulam-se.
\begin{itemize}
\item $\vec{B}(x)$ - Campo magnético no ponto $x$ do eixo do solenóide
\item $\mu_0$ - Permeabilidade magnética do vácuo (constante, $4\pi \times 10^{-7}~~Tm/A$)
\item $I$ - Corrente elétrica no solenóide
\item $R$ - Raio do solenóide
\end{itemize}
\section*{$C_C = \frac{\mu_0 \frac{N}{l}}{m}$}
Resolve parte 1
\begin{itemize}
\item $C_C$ - Constante de calibração do sensor de Hall
\item $\mu_0$ - Permeabilidade magnética do vácuo (constante, $4\pi \times 10^{-7}~~Tm/A$)
\item $m$ - Declive do gráfico $V_V = f(I_S)$
\end{itemize}
\section*{$\frac{N}{l} = \frac{B_{max}}{B_x}$}
Usada para calcular o número de espiras (parte 2)
%%%%%% ACRÓNIMOS %%%%%%
%\input{defs/acronyms}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\end{document}