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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE FÍSICA FÍSICA EXPERIMENTAL BÁSICA PRÁTICA 2: PAQUÍMETRO Prof. Nildo Loiola Dias 1 OBJETIVOS - Conhecimento do paquímetro e familiarização com o seu uso. 2 MATERIAL · Paquímetro; · Micrômetro; · Peça com furo cego; · Varetas metálicas (três); · Arruela. Sugestão de Material para estudo remoto do PAQUÍMETRO: Para aprender sobre as partes do PAQUÍMETRO e os diversos tipos e usos como também o princípio do NÔNIO e cálculo da resolução, veja o filme Telecurso 2000 Metrologia 04 Paquímetro: https://www.youtube.com/watch?v=-h78uZk-1Cw Para aprender sobre leitura do PAQUÍMETRO veja o filme Telecurso 2000 Metrologia 05 Leitura no Sistema Métrico: https://www.youtube.com/watch?v=pnEFcplHCWc ou o filme a seguir: https://www.youtube.com/watch?v=n8AvjKygTxA Para uma simulação sobre a leitura do PAQUÍMETRO: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mech_posuvka&l=pt 3 FUNDAMENTOS 3.1 PAQUÍMETRO O paquímetro também chamado de calibre, Figura 1, é um instrumento de precisão muito usado em oficinas e laboratórios para: medidas de comprimentos, diâmetros de tarugos, diâmetro interno e externo de tubos, profundidades de furos, transformação de polegadas em milímetros e vice-versa. Figura 1 - Paquímetro. Figura obtida de: https://www.google.com/search?q=paquimetro+mitutoyo&client=firefox-b-d&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwjwwaa5hNHnAhVxHrkGHQGNAuQQ_AUoAnoECAwQBA&biw=1400&bih=895#imgrc=eC2IfBNSyoMogM Acesso em 14 fev. 2020. Obs: Abaixo os endereços eletrônicos de dois fabricantes de paquímetros: - http://www.mitutoyo.com.br/ - http://www.starrettonline.com/ O paquímetro, Figura 2, consta de uma Escala/Régua de Medição e um cursor. A régua é geralmente graduada em polegadas na parte superior e em milímetros na parte inferior. Ao longo da régua pode deslizar o cursor no qual estão estampadas duas escalas menores, chamadas nônio (ou vernier). Duas orelhas, sendo uma fixa à régua e uma fixa no cursor são usadas para medidas internas. Os prolongamentos inferiores, são chamados de mandíbulas (ou bicos), sendo uma fixa e uma móvel. O impulsor está ligado ao cursor que por sua vez está fixado a uma haste (vareta de profundidade) que é utilizada para medir profundidade. A peça mais importante do paquímetro é o nônio (Vernier), o qual merece um estudo à parte. Figura 2 - Partes do Paquímetro. Disponível em: Quais são os tipos de Paquímetros? - Blog Anhanguera Ferramentas. Acesso em 10 de abr. de 2022. RESOLUÇÃO DO PAQUÍMETRO NÔNIO - É uma pequena régua cujas características determinam o grau de resolução do paquímetro. O nônio permite fazer, com exatidão, leituras de frações de milímetro. A resolução de um instrumento é a medida do menor incremento mensurável. No paquímetro a resolução é dada pela menor divisão da escala fixa pelo número de divisões do NÔNIO. Paquímetros são fabricados com NÔNIOS com 10, 20 ou 50 divisões, assim, teremos: Tabela 1 – Resolução dos paquímetros disponíveis comercialmente. Número de divisões do NÔNIO Resolução do paquímetro (mm) 10 0,1 20 0,05 50 0,02 Figura 3 - Régua com divisões em milímetros e Nônio com 10 divisões. Fonte: Adaptado de https://www.stefanelli.eng.br/nonio-virtual-milimetro-decimal-simulador/ Acesso em: 01 de abr. de 2022. No caso da Figura 3, o comprimento do nônio é 19 mm e foi dividido em 10 partes iguais. Portanto, cada divisão desse nônio é igual a 19 /10 mm (ou seja 1,9 mm). Se o traço 0 (zero) do nônio está em coincidência com o traço 0 da régua, isto significa que o traço 1 do nônio está afastado 0,1 mm do traço de 2 mm da régua. Por outro lado, se o traço 1 do nônio coincidisse com o traço 2 mm da régua, o nônio teria sido deslocado 0,1 mm. O mesmo raciocínio é válido para os demais traços, como por exemplo: no caso de o traço 6 do nônio coincidir com o traço de 12 mm da régua, é porque houve um deslocamento do nônio equivalente a 0,6 mm (6 x 0,1 mm). Para o Nônio da Figura 4, temos que a resolução do paquímetro é 0,05 mm. Figura 4 - Exemplo de Nônio com 20 divisões. Fonte: Adaptado de Paquímetro universal virtual - simulador com nônio em milímetro 0,05 mm | Prof. Eduardo J. Stefanelli. Acesso em: 29 de mar. de 2022. MEDINDO COM O PAQUÍMETRO: 1- Encoste a peça a medir na mandíbula fixa; 2- Com o polegar no impulsor, desloque a mandíbula móvel até que ela encoste suavemente na outra extremidade da peça; 3- Leia na régua principal o número de milímetros inteiros, ou seja, os que estão à esquerda do zero do nônio; 4- Para a leitura da fração de milímetros, veja qual o traço do nônio que coincide com QUALQUER traço da régua principal, e multiplique o número desse traço pela resolução. Ver exemplo de medida, Figura 6. 5- A Figura 5 dá uma ideia de como utilizar as diversas partes do paquímetro para; medidas externas, medidas internas, medidas de profundidade e medidas de ressaltos. Figura 5 - Medindo com o Paquímetro. Fonte: Disponível em: https://construfacilrj.com.br/instrumentos-medicao-usados-serralheria/. Acesso em: 18 fev. 2020. Figura 6 - Exemplo de leitura. Fonte: Figura adaptada utilizando o simulador disponível em: https://www.stefanelli.eng.br/paquimetro-virtual-simulador-milimetro-05/#swiffycontainer_1 Acesso em 18 out. 2020. Observe que o paquímetro da Figura 6 tem um NÔNIO com 20 divisões, portanto sua resolução é de 0,05 mm. Para a leitura da medida com o paquímetro devemos inicialmente ler o número inteiro de milímetros e depois a fração de milímetros. Podemos ver que a seta da esquerda indica que o 0 do NÔNIO está entre o milímetro 29 e o 30, portanto temos 29 mm e mais uma pequena fração de milímetros. A leitura da fração de milímetros é realizada observando que o traço 6 do NÔNIO está coincidindo diretamente com um dos traços da régua acima (indicado pela seta da direita). Como a resolução do paquímetro é 0,05 mm, podemos ver que do 0 ao traço com o 6 no NÔNIO, são 12 divisões e, portanto, 12 diferenças de 0,05 mm. Então a fração de milímetros é 12 x 0,05 mm = 0,60 mm. Temos então como leitura final: 29,60 mm. OBS 1: A leitura do paquímetro indicada no exemplo da Figura 6 está correta, mas pode levar ao erro por aqueles que o estão utilizando pela primeira vez (o erro é multiplicar 6 x 0,05 = 0,30 mm). A numeração das divisões do NÔNIO de duas em duas divisões facilita a leitura. Então podemos dizer que a fração de milímetros é 0,60 mm pois o traço do NÔNIO coincidente é o 6. Se fosse o traço 5, a fração seria 0,50 mm, se fosse o traço 9, a fração seria 0,90 mm e assim por diante. Se a coincidência for com o traço do NÔNIO entre o 5 e o 6, a fração seria 0,55 mm, se entre o 7 e o 8, 0,75 mm, e assim por diante. OBS 2: Todas as leituras do paquímetro em milímetros devem ter uma casa decimal se o NÔNIO tem 10 divisões e devem ter duas casas decimais se o NÔNIO tem 20 ou 50 divisões. EXERCÍCIOS: (os exercícios devem ser realizados por cada estudante como parte de seu aprendizado, não deve constar no RELATÓRIO). 1- Faça as leituras das medidas dos Paquímetros ilustrados a seguir: Figura 7 - Exemplos para leitura. LEITURA : 16,75 LEITURA 2: 23,40 Figura adaptadas utilizando o simulador disponível em: http://www.stefanelli.eng.br/paquimetro-virtual-simulador-milimetro-05/ Acesso em 13 jan. 2013. 4 PROCEDIMENTOS OBS: Andes de você fazer esta prática é conveniente conhecer o conteúdo do texto sobre Algarismos Significativos. O aluno que não observar as regras sobre Algarismos Significativos em seus relatórios será penalizado. PROCEDIMENTOS COM O PAQUÍMETRO: 1- Em relação ao paquímetro utilizado nesta prática, anote: Ocomprimento do nônio (mm) 0,39 O número de divisões do nônio 20 A resolução do paquímetro (mm) 0,05 2- Utilizando o paquímetro fornecido anote três medidas independentes realizadas por diferentes componentes da equipe e determine o VALOR MÉDIO: Medidas da peça com furo cego MEDIDA Aluno 1 MEDIDA Aluno 2 MEDIDA Aluno 3 MÉDIA DIÂMETRO EXTERNO (mm) 25,35 25,00 25,35 25,23 ALTURA EXTERNA (mm) 36,15 36,15 36,15 36,15 DIÂMETRO INTERNO (mm) 13,70 13,75 13,75 ALTURA INTERNA (mm) 21,40 21,40 21,40 21,40 3- Utilizando o paquímetro fornecido anote três medidas independentes realizadas por diferentes componentes da equipe e determine o VALOR MÉDIO: MEDIDA Aluno 1 MEDIDA Aluno 2 MEDIDA Aluno 3 MÉDIA DIÂMETRO da vareta mais fina (mm) 2,40 2,40 2,40 2,40 DIÂMETRO da vareta média (mm) 4,00 4,00 4,00 4,00 DIÂMETRO da vareta mais espessa (mm) 6,35 6,35 6,35 6,35 PROCEDIMENTOS COM O MICRÔMETRO: 4- Utilizando o micrômetro fornecido anote três medidas independentes realizadas por diferentes componentes da equipe e determine o VALOR MÉDIO: MEDIDA Aluno 1 MEDIDA Aluno 2 MEDIDA Aluno 3 MÉDIA DIÂMETRO da vareta mais fina (mm) 2,385 2,380 2,380 2,381 DIÂMETRO da vareta média (mm) 4,46 4,46 4,46 4,46 DIÂMETRO da vareta mais espessa (mm) 6,86 6,85 6,86 6,85 MEDIDAS COM O PAQUÍMETRO OU COM O MICRÔMETRO: 5- Medidas em uma Arruela. Utilizando um paquímetro ou um micrômetro (o que for mais apropriado) meça o diâmetro externo, o diâmetro interno e a espessura da arruela, como indicado na figura a seguir. Essa atividade deve ser realizada individualmente. Indicar o instrumento utilizado (Paquímetro ou Micrômetro) MEDIDA DIÂMETRO EXTERNO (mm) paquímetro 30,10 DIÂMETRO INTERNO (mm) paquímetro 6,40 ESPESSURA (mm) micrômetro 3,10 5 QUESTIONÁRIO Onde for necessa´rio fazer ca´lculo(s) para chegar a` resposta, os ca´lculos devera˜o constar na resoluc¸a˜o da questa˜o. 1- As figuras abaixo foram feitas com um paquímetro igual (Resolução = 0,05 mm) ao utilizado durante a prática. Faça as leituras correspondentes: LEITURA 1: 50,10 LEITURA 2: 16,75 Figura adaptadas utilizando o simulador disponível em: http://www.stefanelli.eng.br/paquimetro-virtual-simulador-milimetro-05/ Acesso em 13 jan. 2013. 2 A partir dos valores médios das medidas realizadas na peça com furo cego, calcule o volume de metal da peça. Forneça o resultado com um número correto de algarismos significativos. Indique os valores numéricos utilizados nos seus cálculos. Vext = π ∙ r 2 ∙ h Vext = 3,141 ∙ (12,615) 2 ∙ 36,15 Vext = 3,141 ∙ 159,1382 ∙ 36,15 Vext = 18069,6919mm3 Vint = 3,141 ∙ (6,865) 2 ∙ 21,40 Vint = 3,141 ∙ 47,1282 ∙ 21,40 Vint = 3167,8675mm3 V = Vext − Vint V = 18069,6919 − 3167,8675 = 14900 mm3 3 Com base nas figuras do paquímetro fechado (a seguir) e do paquímetro aberto (segunda figura), responda: Figura adaptadas utilizando o simulador disponível em: http://www.stefanelli.eng.br/paquimetro-virtual-simulador-milimetro-05/ Acesso em 13 jan. 2013. (a) Qual o comprimento do nônio? 0,49mm (b) Em quantas partes está dividido o nônio? 50 (c) Qual a resolução deste paquímetro? 49/50=0,02mm (d) Qual a leitura do paquímetro (aberto) ilustrado? 21,46mm 5 Qual o instrumento de maior precisão: o paquímetro ou o micrômetro utilizados nesta prática? Justifique. Resposta: Foi possível perceber que o micrômetro é o equipamento com mais precisão, pois o paquímetro tem sua resolução em décimos de milímetros e de rápido e simples uso, enquanto o micrômetro tem uma resolução de centésimos de milímetro, o que o torna mais complexo e demorado. 7 12