( 1,0 ponto) Explique e diferencie os conceitos de precisão e acurácia no contexto das medições físicas. No experimento de queda livre, qual é a relação entre o instrumento de medida do tempo (sensor eletrônico) e esses dois conceitos?

Passo 1

O enunciado pede para explicarmos e diferenciarmos os conceitos de precisão e acurácia em medições físicas e, em seguida, relacionar esses conceitos com o sensor eletrônico de tempo usado num experimento de queda livre. Vamos precisar dos conceitos de erro sistemático, erro aleatório, resolução do instrumento e repetibilidade.

Passo 2

Definimos acurácia como o grau de concordância entre o valor médio das medições e o valor verdadeiro ou de referência. Se houver desvios constantes (por exemplo, atraso ou adiantamento sistemático do cronômetro), dizemos que há erro sistemático e, portanto, baixa acurácia. Um instrumento bem calibrado, com pouco ou nenhum viés, apresenta alta acurácia.

Passo 3

Definimos precisão como a capacidade de um conjunto de medições reproduzir resultados muito semelhantes entre si, independentemente de estarem próximos do valor verdadeiro. Esse conceito está associado ao erro aleatório, à resolução do instrumento e à repetibilidade do experimento. Um sensor que apresente grande dispersão nos tempos medidos em medições sucessivas tem baixa precisão.

Passo 4

No experimento de queda livre, o sensor eletrônico de tempo registra instantes de passagem ou interrupção de um feixe (por exemplo, ponteiras óticas).
  • A acurácia do sensor está ligada à sua calibração e ao atraso interno na detecção do sinal. Se o sensor atrasar consistentemente a marcação do instante inicial ou final, todas as medidas de De<a t terão um viés.
  • A precisão do sensor depende da sua resolução temporal (por exemplo, 1 ms ou 0,1 ms) e do ruído eletrônico. Se a dispersão das leituras de De<a t em várias repetições for pequena, dizemos que o sensor é preciso.

Resposta

Acurácia é a proximidade do valor médio das medições ao valor verdadeiro (depende de calibração e erros sistemáticos); precisão é a consistência entre medições sucessivas (depende de resolução e erros aleatórios). No experimento de queda livre, o sensor eletrônico deve ser calibrado para garantir alta acurácia (sem viés no início/fim da medida) e ter boa resolução e baixo ruído para garantir alta precisão (pouca dispersão nas leituras de tempo).

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