[MCE] Pratical
Signed-off-by: TiagoRG <tiago.rgarcia@ua.pt>
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@ -1,6 +1,3 @@
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[submodule "2ano/1semestre/mce/pratica-laboratorial/mce-tp1"]
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[submodule "1ano/1semestre/iei/infor2022-g16"]
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Subproject commit 4852f199a52d43501707e7f1986a8a40bd2f8c36
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@ -0,0 +1,13 @@
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.PHONY: all compile clean
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all: compile clean
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compile: main.tex bibliography.bib
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pdflatex main.tex
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biber main
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pdflatex main.tex
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pdflatex main.tex
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mv main.pdf ../report.pdf
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clean:
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rm -f *.aux *.blg *.bbl *.toc *.log *.lof *.lot *.log.xml *.bcf *.out *.run.xml *.gz
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@ -0,0 +1,3 @@
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# TODO
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- Fix às imagens em ch:detalhes-experimentais-relevantes
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@ -0,0 +1,169 @@
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%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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\chapter{Análise e Discussão}
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\label{ch:analise-discussao}
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{
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% Conteúdo da Análise e Discussão aqui
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\section{Parte A}
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\label{sec:analise-discussao-parte1}
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\subsection{Análise}
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\label{subsec:analise-discussao-parte1-analise}
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\subsubsection{Distância}
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\label{subsec:analise-discussao-parte1-distancia}
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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.
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\subsubsection{Tempo}
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\label{subsec:analise-discussao-parte1-tempo}
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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.
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\subsubsection{Velocidade}
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\label{subsec:analise-discussao-parte1-velocidade}
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Para calcular a velocidade utilizamos a seguinte fórmula:
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\begin{equation}
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v = \frac{d}{t}
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||||
\end{equation}
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||||
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.
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||||
\subsection{Discussão}
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\label{subsec:analise-discussao-parte1-discussao}
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||||
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
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||||
Entre os possíveis motivos para a variação nos valores medidos de tempo podem se mencionar:
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||||
\begin{itemize}
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||||
\item A falta de consistência da força da mola;
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||||
\item A forma como a pessoa que dispara pode não o fazer exatamente da mesma forma em todos os disparos.
|
||||
\end{itemize}
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\pagebreak
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\section{Parte B}
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\label{sec:analise-discussao-parte2}
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||||
\subsection{Análise}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte2-analise}
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||||
\subsubsection{Altura}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte2-altura}
|
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||||
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.
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||||
\subsubsection{Ângulo}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte2-angulo}
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||||
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.
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||||
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||||
\subsubsection{Alcance}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte2-alcance}
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||||
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.
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\begin{figure}[ht]
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||||
\centering
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||||
\includegraphics[width=0.6\textwidth]{images/parte2chart.png}
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||||
\caption{Gráfico do alcance em função do ângulo}
|
||||
\label{fig:parte2-chart}
|
||||
\end{figure}
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||||
\subsection{Discussão}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte2-discussao}
|
||||
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||||
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
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||||
|
||||
Nesta experiência, estas variações podem se dever a diversos fatores, como por exemplo:
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||||
\begin{itemize}
|
||||
\item A falta de consistência da força da mola;
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||||
\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;
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||||
\item As marcas existentes no alvo que podem causar confusão à pessoa que as vai verificar;
|
||||
\item A pouca estabilidade do alvo;
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||||
\item Pequenas variações na forma de medição do alcance.
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||||
\end{itemize}\bigskip
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||||
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}:
|
||||
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||||
\begin{equation}
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||||
y = -0.0002x^2 + 0.0171x + 0.3381
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||||
\end{equation}
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||||
|
||||
A derivada desta função em $x$ será:
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||||
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||||
\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.
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\pagebreak
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\section{Parte C}
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||||
\label{sec:analise-discussao-parte3}
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|
||||
\subsection{Análise}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte3-analise}
|
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||||
\subsubsection{Comprimento do pêndulo}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte3-comprimento}
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||||
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.
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||||
\subsubsection{Massas}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte3-massas}
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||||
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||||
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.
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||||
|
||||
\subsubsection{Ângulo}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte3-angulo}
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||||
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||||
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.
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||||
\subsubsection{Altura}
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||||
\label{subsec:analise-discussao-parte3-altura}
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||||
|
||||
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:
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||||
\begin{equation}
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||||
h = L(1 - \cos(\theta))
|
||||
\end{equation}
|
||||
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||||
O valor médio obtido foi 10.66mm.
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||||
\subsubsection{Velocidade}
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||||
\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).
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||||
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||||
\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:
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||||
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||||
\begin{itemize}
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||||
\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.
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%%%
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}
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@ -0,0 +1,21 @@
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\chapter*{Anexos}
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\label{chap:anexos}
|
||||
{
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||||
\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}
|
||||
}
|
|
@ -0,0 +1,15 @@
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|||
%! Author = TiagoRG
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||||
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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||||
\chapter{Conclusões}
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||||
\label{ch:conclusoes}
|
||||
{
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||||
%%%
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||||
% Conteúdo da conclusão aqui
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||||
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||||
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.
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||||
|
||||
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.
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||||
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%%%
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||||
}
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@ -0,0 +1,116 @@
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%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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||||
\chapter{Detalhes Experimentais Relevantes}
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||||
\label{ch:detalhes-experimentais-relevantes}
|
||||
{
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%%%
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||||
% Conteúdo da introdução aqui
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||||
\section{Parte A}
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||||
\label{sec:detalhes-experimentais-relevantes-parte1}
|
||||
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||||
\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}
|
||||
|
||||
%%%
|
||||
}
|
|
@ -0,0 +1,12 @@
|
|||
%! Author = TiagoRG
|
||||
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
|
||||
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||||
\chapter{Introdução}
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\label{ch:introducao}
|
||||
{
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||||
%%%
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||||
% Conteúdo da introdução aqui
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||||
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||||
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.
|
||||
%%%
|
||||
}
|
|
@ -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}
|
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@ -0,0 +1,9 @@
|
|||
%! Author = TiagoRG
|
||||
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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||||
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||||
\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}
|
After Width: | Height: | Size: 60 KiB |
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After Width: | Height: | Size: 114 KiB |
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@ -0,0 +1,116 @@
|
|||
%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
|
||||
|
||||
\documentclass{report}
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||||
\usepackage[T1]{fontenc} % Fontes T1
|
||||
\usepackage[utf8]{inputenc} % Input UTF8
|
||||
\usepackage[backend=biber, style=ieee]{biblatex} % para usar bibliografia
|
||||
\usepackage{csquotes}
|
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\usepackage[portuguese]{babel} %Usar língua portuguesa
|
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\usepackage{blindtext} % Gerar texto automaticamente
|
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\usepackage[printonlyused]{acronym}
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\usepackage{hyperref} % para autoref
|
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\usepackage{graphicx}
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\usepackage{indentfirst}
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\usepackage{geometry}
|
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\geometry{
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includefoot
|
||||
}
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||||
\bibliography{bibliography}
|
||||
|
||||
|
||||
\begin{document}
|
||||
%%
|
||||
% Definições
|
||||
\input{defs/definitions}
|
||||
%
|
||||
%%%%%% CAPA %%%%%%
|
||||
%
|
||||
\begin{titlepage}
|
||||
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\begin{center}
|
||||
%
|
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\vspace*{50mm}
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%
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{\Huge \titulo}\\
|
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%
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\vspace{10mm}
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{\Large \empresa}\\
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{\LARGE \autores}\\
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\vspace{30mm}
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\begin{figure}[h]
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\center
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\includegraphics{images/ua}\label{fig:ua-title-logo}
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\end{figure}
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\end{center}
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\end{titlepage}
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%% Página de Título %%
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\title{%
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{\Huge\textbf{\titulo}}\\
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{\vspace{20mm}}
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{\Large \departamento\\ \empresa}
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}
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\author{%
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\autores \\
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\autorescontactos
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}
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\date{\today}
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\maketitle
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%\pagenumbering{roman}
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%%%%%% RESUMO %%%%%%
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\begin{abstract}
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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\%.
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\end{abstract}
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\tableofcontents
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%\listoftables % descomentar se necessário
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%\listoffigures % descomentar se necessário
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\clearpage
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\pagenumbering{arabic}
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%%%%%% INTRODUÇÃO %%%%%%
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\input{ch/introducao}
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% Capítulos
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\input{ch/detalhes-experimentais-relevantes}
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\input{ch/analise-discussao}
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%%%%%% CONCLUSÕES %%%%%%
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\input{ch/conclusao}
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%%%%%% ACRÓNIMOS %%%%%%
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%\input{defs/acronyms}
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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\printbibliography
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\input{ch/anexos}
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\end{document}
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@ -0,0 +1,13 @@
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.PHONY: all compile clean
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all: compile clean
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compile: main.tex bibliography.bib
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pdflatex main.tex
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biber main
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pdflatex main.tex
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pdflatex main.tex
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mv main.pdf ../report.pdf
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clean:
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rm -f *.aux *.blg *.bbl *.toc *.log *.lof *.lot *.log.xml *.bcf *.out *.run.xml *.gz
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@ -0,0 +1,84 @@
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%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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\chapter{Análise e Discussão}
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\label{ch:analise-discussao}
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{
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% Conteúdo da Análise e Discussão aqui
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\section{Parte A}
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\label{sec:analise-discussao-parte1}
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\subsection{Resultados} \label{subsec:analise-discussao-parte1-resultados}
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||||
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.
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\begin{figure}[h]
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\centering
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\includegraphics[scale=0.6]{images/grafico1-parte-a.png}
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\caption{Gráfico de representação linear de $I_s$ e $V_H$}
|
||||
\label{fig:grafico1-parte-a}
|
||||
\end{figure}
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||||
Na seguinte tabela, estão denotados os valores experimentais utilizados na elaboração do gráfico apresentado acima, e o valor calculado para a constante de calibração, $C_c$.
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||||
\begin{figure}[h]
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||||
\centering
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||||
\includegraphics[scale=0.6]{images/tabela1-parte-a.png}
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||||
\caption{Tabela de resultados (parte A)}
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||||
\label{fig:tabela1-parte-a}
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||||
\end{figure}
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||||
\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 $\Delta C_c = 2.03 \times 10^{-2}$.
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||||
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||||
\subsection{Discussão}
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||||
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.
|
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\pagebreak
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||||
\section{Parte B}
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||||
\label{sec:analise-discussao-parte2}
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|
||||
\subsection{Resultados}
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||||
\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.
|
||||
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||||
\begin{figure}[H]
|
||||
\centering
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||||
\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.
|
||||
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||||
\begin{figure}[H]
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||||
\centering
|
||||
\includegraphics[scale=0.6]{images/graficos1-3-parte-b.png}
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||||
\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).
|
||||
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||||
|
||||
\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 $B(x)$.
|
||||
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%%%
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}
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@ -0,0 +1,3 @@
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\chapter*{Anexos}
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\label{chap:anexos}
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@ -0,0 +1,15 @@
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%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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\chapter{Conclusões}
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\label{ch:conclusoes}
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{
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% Conteúdo da conclusão aqui
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||||
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||||
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.
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||||
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%%%
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}
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@ -0,0 +1,67 @@
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%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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||||
\chapter{Detalhes Experimentais Relevantes}
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||||
\label{ch:detalhes-experimentais-relevantes}
|
||||
{
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%%%
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||||
% Conteúdo da introdução aqui
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||||
\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]
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||||
\centering
|
||||
\includegraphics[width=1\linewidth]{images/esquema-montagem-experimental.png}
|
||||
\caption{Montagem experimental}
|
||||
\label{fig:detalhes-experimentais-relevantes-montagem-experimental}
|
||||
\end{figure}
|
||||
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||||
\pagebreak
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||||
|
||||
\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
|
||||
|
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%%%
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||||
}
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|
@ -0,0 +1,26 @@
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|||
%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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||||
\chapter{Introdução}
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||||
\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.
|
||||
}
|
|
@ -0,0 +1,9 @@
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|||
%! Author = TiagoRG
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||||
%! 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}
|
|
@ -0,0 +1,9 @@
|
|||
%! Author = TiagoRG
|
||||
%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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||||
|
||||
\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}
|
After Width: | Height: | Size: 41 KiB |
After Width: | Height: | Size: 30 KiB |
After Width: | Height: | Size: 20 KiB |
After Width: | Height: | Size: 14 KiB |
After Width: | Height: | Size: 72 KiB |
|
@ -0,0 +1,148 @@
|
|||
%! Author = TiagoRG
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%! GitHub = https://github.com/TiagoRG
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||||
|
||||
\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}
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\usepackage{float}
|
||||
\usepackage{geometry}
|
||||
|
||||
\geometry{
|
||||
paper=a4paper,
|
||||
margin=45pt,
|
||||
includefoot
|
||||
}
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||||
|
||||
\bibliography{bibliography}
|
||||
|
||||
|
||||
\begin{document}
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||||
%%
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||||
% Definições
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||||
\input{defs/definitions}
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||||
%
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||||
%%%%%% CAPA %%%%%%
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||||
%
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||||
\begin{titlepage}
|
||||
|
||||
\begin{center}
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||||
%
|
||||
\vspace*{50mm}
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||||
%
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||||
{\Huge \titulo}\\
|
||||
%
|
||||
\vspace{10mm}
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||||
%
|
||||
{\Large \empresa}\\
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||||
%
|
||||
\vspace{10mm}
|
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%
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{\LARGE \autores}\\
|
||||
%
|
||||
\vspace{30mm}
|
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|
||||
\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}
|
||||
}
|
||||
%
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||||
\author{%
|
||||
\autores \\
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||||
\autorescontactos
|
||||
}
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%
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\date{\today}
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\maketitle
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%\pagenumbering{roman}
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\tableofcontents
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||||
%\listoftables % descomentar se necessário
|
||||
%\listoffigures % descomentar se necessário
|
||||
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
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||||
\clearpage
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||||
\pagenumbering{arabic}
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||||
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%%%%%% INTRODUÇÃO %%%%%%
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||||
\input{ch/introducao}
|
||||
|
||||
|
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
|
||||
|
||||
% 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
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\item $\mu_0$ - Permeabilidade magnética do vácuo (constante, $4\pi \times 10^{-7}~~Tm/A$)
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\item $I$ - Corrente elétrica no solenóide
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\item $R$ - Raio do solenóide
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\end{itemize}
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\section*{$C_C = \frac{\mu_0 \frac{N}{l}}{m}$}
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Resolve parte 1
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\begin{itemize}
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\item $C_C$ - Constante de calibração do sensor de Hall
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\item $\mu_0$ - Permeabilidade magnética do vácuo (constante, $4\pi \times 10^{-7}~~Tm/A$)
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\item $m$ - Declive do gráfico $V_V = f(I_S)$
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\end{itemize}
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\section*{$\frac{N}{l} = \frac{B_{max}}{B_x}$}
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Usada para calcular o número de espiras (parte 2)
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%%%%%% ACRÓNIMOS %%%%%%
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%\input{defs/acronyms}
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\end{document}
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