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Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university I Relatório - Paquímetro e Micrômetro Laboratorio De Fisica 1 (Universidade Federal de Sergipe) Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university I Relatório - Paquímetro e Micrômetro Laboratorio De Fisica 1 (Universidade Federal de Sergipe) Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-federal-de-sergipe/laboratorio-de-fisica-1/i-relatorio-paquimetro-e-micrometro/5399475?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro https://www.studocu.com/pt-br/course/universidade-federal-de-sergipe/laboratorio-de-fisica-1/3200864?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-federal-de-sergipe/laboratorio-de-fisica-1/i-relatorio-paquimetro-e-micrometro/5399475?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro https://www.studocu.com/pt-br/course/universidade-federal-de-sergipe/laboratorio-de-fisica-1/3200864?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE PAQUÍMETRO E MICRÔMETRO LABORATÓRIO DE FÍSICA A − TURMA T52 PROF. MARCELO MACEDO ARACAJU, SE 26 DE JUNHO DE 2013 1 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 1.1 PAQUÍMETRO ...................................................................................................................... 3 1.2 MICRÔMETRO ..................................................................................................................... 5 2. OBJETIVOS ........................................................................................................................................ 7 3. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................................................... 8 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 CILINDRO 3 .......................................................................................................................... 9 4.2 CILINDRO 13 ...................................................................................................................... 11 4.3 ESFERA DE VIDRO .............................................................................................................. 14 4.4 ESFERA DE CHUMBO .......................................................................................................... 15 5. CONCLUSÕES ................................................................................................................................... 17 6. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................. 18 2 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 1. INTRODUÇÃO Com o surgimento das civilizações e a ideia de se firmar em um local, diferentemente dos povos nômades; veio a necessidade de aperfeiçoamento de técnicas para construção de moradias. Um dos principais quesitos para construção seria a especificidade das medidas, pois, construir com medidas aleatórias ou simplesmente estimadas, aumentaria o risco de problemas na estrutura. Com os anos e a evolução de equipamentos, surgiram vários métodos para se fazer medições, e aqui viemos falar sobre dois deles, geralmente usados para se obter medidas de mais precisão: o Paquímetro e o Micrômetro. O Paquímetro (do grego; paqui:espessura e metro: medida) é utilizado para medir a distância entre dois lados simetricamente opostos de um objeto. Trata-se de uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor (observar figura 1). Este, por sua vez, tem uma escala de medição que se denomina Nônio ou Vernier, em homenagem aos seus criadores: o português Pedro Nunes e o francês Pierre Vernier. As orelhas, na parte superior do paquímetro são utilizadas para se obter medições internas (como indicado nas figuras 2 e 3). Para medições externas utiliza-se os bicos fixo e móvel, na parte inferior do paquímetro (como indicado nas figuras 4, 5, 6 e 7). E, para medições de profundidade, é utilizada a haste de profundidade (como indicado na figura 8). 3 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro Para realizar a medição com um paquímetro devemos seguir alguns passos: a) posicionar o objeto a ser medido de acordo com o tipo de medida a ser feito (com as orelhas dentro da peça para medidas de dimensões internas, entre os bicos para medidas de dimensões externas ou com a haste dentro da peça para medidas de profundidade); b) fazer a leitura até a casa dos milímetros utilizando a escala milimetrada, tomando como indicador o zero do nônio; e c) para obter a fração de milímetro, procurar o primeiro traço da escala do nônio que coincida com um traço qualquer da escala milimetrada (como ilustra a figura 9). A escala do cursor consiste na divisão do valor N de uma escala graduada fixa por N−1 (número de divisões) de uma escala graduada móvel (ilustrada na figura 10). Observando a diferença entre uma divisão da escala fixa em uma divisão do nônio (figura 11), conclui-se que cada divisão do nônio é menor 0,1 mm do que cada divisão da escala fixa. Essa diferença é também a aproximação máxima fornecida pelo instrumento. Sendo assim, definimos a incerteza instrumental do paquímetro como 0,05 mm. Observe os exemplos a seguir: a) Com o objeto já posicionado corretamente entre os bicos fixo e móvel; b) iremos pegar a medida da escala milimetrada tomando como indicador o zero do nônio, no caso: 13,00 mm; c) encontrar o traço da escala do nônio que coincida com um traço da escala milimetrada, no caso: 0,50 mm. Sendo assim, ao pegar a medida da escala milimetrada e somar com a medida da escala do nônio, teremos: 13,00 + 0,50 = 13,50 mm 4 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 a) Com o objeto já posicionado corretamente entre os bicos fixo e móvel; b) iremos pegar a medida da escala milimetrada tomando como indicador o zero do nônio, no caso: 3,00 mm; c) encontrar o traço da escala do nônio que coincida com um traço da escala milimetrada, no caso: 0,20 mm. Sendo assim, ao pegar a medida da escala milimetrada e somar com a medida da escala do nônio, teremos: 3,00 + 0,20 = 3,20 mm O Micrômetro é ainda mais preciso, ele permite efetuar medições de até milésimos do milímetro. Tem-se registro da solicitação da patente de um instrumento de calibre com rosca e vernier circular por volta de 1850, na França. Mas, somente após 1867, encontramos registros do aperfeiçoamento de tal instrumento que ficou conhecido como micrômetro — unidade de medida do sistema internacional que equivale a um milionésimo de metro (10-6 m) ou a milésimos de milímetro. Ao final do século XIX, Laroy S. Starret (fundador da Starret, uma das maiores fabricantes de ferramentas e instrumentos de medição do mundo), patenteouum micrômetro ainda mais aperfeiçoado: utilizando uma tampa para a haste, uma técnica que aumentou a velocidade de medição e outras melhorias. O desenvolvimento deste equipamento deslanchou o avanço tecnológico na fabricação de roscas e fusos de alta qualidade, ainda hoje tem grande uso na indústria mecânica. O micrômetro possui como porta-medida um fuso roscado, cujo passo deve corresponder em precisão e grandeza aos objetivos da medição. O princípio de funcionamento desse instrumento é baseado no deslocamento axial desse parafuso com passo de alta precisão, dentro de uma porca micrometricamente lapidada (observar figura 12). Cada volta do parafuso micrométrico desloca o tambor 0,5 mm. Essa circunferência de rosca, denominada tambor, é dividida em 50 partes iguais, possibilitando leituras de 0,01 mm. Sendo assim, definimos a incerteza instrumental do micrômetro como 0,005 mm. 5 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro Para realizar a medição com um micrômetro devemos seguir alguns passos: a) posicionar o objeto a ser medido entre as faces da bigorna e da ponta móvel do instrumento; b) girar o tambor até que as faces encostem no objeto suavemente (para isso, pode-se utilizar a catraca que fornecerá a pressão adequada para a medida); c) identificar o traço da escala visível antes da borda do tambor que identifica, em divisões de 0,5 mm, os primeiros algarismos da medida (tal etapa fornecerá uma leitura direta em milímetros inteira ou fracionada 0,5 mm); e d) identificar no tambor a fração da medida, ou seja subdivisão de 0,5 mm, devendo um número inteiro obtido ser dividido por 100. A referência usada para tal procedimento deve ser a própria linha principal da escala retilínea. Observe os exemplos abaixo: a) e b) Com o objeto já posicionado corretamente entre a bigorna e a ponta móvel; c) iremos pegar a medida da escala longitudinal, no caso: 16,500 mm; d) pegar a medida da escala do tambor, no caso: 0,010 mm. Sendo assim, ao pegar a medida da escala longitudinal e somar com a medida da escala do tambor, teremos: 16,500 + 0,010 = 16,510 mm. a) e b) Com o objeto já posicionado corretamente entre a bigorna e a ponta móvel; c) iremos pegar a medida da escala longitudinal, no caso: 24,000 mm; d) pegar a medida da escala do tambor, no caso: 0,141 mm (sendo o milésimos de milímetro, a incerteza do algarismo). Sendo assim, ao pegar a medida da escala longitudinal e somar com a medida da escala do tambor, teremos: 24,000 + 0,141 = 24,141mm 6 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 2. OBJETIVOS O objetivo dessa experiência consiste em aprender a manusear dois instrumentos específicos, o paquímetro e o micrômetro. Eles fornecem medições mais precisas em relação aos instrumentos comumente utilizados; como régua, trena, etc. Além disso, com o auxílio desse equipamento, este experimento tem como finalidade obter medidas de objetos e calcular suas dimensões e incertezas. 7 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro 3. MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais necessários para a realização deste experimento são: dois tubos cilíndricos de diâmetros e/ou alturas diferentes duas esferas de diâmetros diferentes régua paquímetro micrômetro Utilizar o paquímetro pra medir a altura, o diâmetro interno e o diâmetro externo de cada um dos cilindros disponíveis pelo menos 5 vezes. E, a partir destas medidas, calcular o valor médio e as incertezas de cada medição. Utilizar o micrômetro para medir o diâmetro de cada uma das esferas disponíveis pelo menos 5 vezes. E, a partir destas medidas, calcular o valor médio e suas incertezas. Com a régua medir, apenas uma vez, as mesmas dimensões de uma das cascas cilíndricas e de uma das esferas, para comparação quantos aos outros instrumentos, mais precisos. Tomar devido cuidado com as medições, e ficar atento à maneira mais correta de utilização dos instrumentos. Durante a coleta de dados, identificar possíveis erros que levarão a resultados incorretos e de difícil discussão. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 8 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 4. 1. CILINDRO 3 MEDIÇÕES COM O PAQUÍMETRO: ALTURA (mm) DIÂMETRO INTERNO (mm) DIÂMETRO EXTERNO (mm) MEDIDA 1 75,75 20,25 26,45 MEDIDA 2 75,00 20,25 26,60 MEDIDA 3 75,85 20,25 26,60 MEDIDA 4 75,50 20,30 26,50 MEDIDA 5 75,65 20,25 26,50 MÉDIA 75,55 20,26 26,53 DESVIO PADRÃO 0,33 0,037 0,067 A 0,15 0,016 0,029 B 0,05 0,05 0,05 C 0,03 0,003 0,003 RESULTADO 75,55 0,03 20,26 0,003 26,53 0,003 MEDIDA COM RÉGUA 75,0 21,0 26,0 Encontrar a média da altura (x) através da fórmula: = Encontrar a diferença de medidas da medição com a régua e com a medida “verdadeira”, que assumimos ser média encontrada, através da fórmula de erro relativo (): Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar a média do diâmetro interno (x) através da fórmula: = Encontrar o erro relativo () através da fórmula de: Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: 9 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar a média do diâmetro externo (x) através da fórmula: = Encontrar o erro relativo () através da fórmula de: Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar o volume da casca cilíndrica () através da fórmula reduzida: ; sendo que é a altura, o diâmetro externo e o diâmetro interno. Encontrar a propagação das incertezas () através da fórmula: Sendo Vc o volume da casca cilíndrica, h a altura, h a incerteza combinada da altura, di a incerteza combinada do diâmetro interno e de a incerteza combinada do diâmetro externo, temos que: 4. 2. CILINDRO 13 10 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 MEDIÇÕES COM O PAQUÍMETRO: Encontrar a média da altura (x) através da fórmula: = Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar a média do diâmetro interno (x) através da fórmula: = Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar a média do diâmetro externo (x) através da fórmula: = Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: 11 FIGURA 1 FIGURA 4 FIGURA 5 FIGURA 6 FIGURA 7 FIGURA 8 FIGURA 9 FIGURA 10 FIGURA 2 FIGURA 3 FIGURA 11 FIGURA 12 C IL IN D R O 3 E S F E R A D E V ID R O E S F E R A D E C H U M B O C IL IN D R O 1 3 ALTURA (mm) DIÂMETRO INTERNO (mm) DIÂMETRO EXTERNO (mm) MEDIDA 1 72,70 20,50 26,40 MEDIDA 2 73,00 20,50 26,50 MEDIDA 3 73,15 20,55 26,50 MEDIDA 4 72,70 20,70 26,40 MEDIDA 5 73,10 20,70 26,50 MÉDIA 72,9320,59 26,46 DESVIO PADRÃO 0,21 0,102 0,054 A 0,09 0,045 0,024 B 0,05 0,05 0,05 C 0,01 0,005 0,003 RESULTADO 72,93 0,01 20,59 0,005 26,46 0,003 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar o volume da casca cilíndrica () através da fórmula reduzida: ; sendo que é a altura, o diâmetro externo e o diâmetro interno. Encontrar a propagação das incertezas () através da fórmula já deduzida anteriormente: Sendo Vc o volume da casca cilíndrica, h a altura, h a incerteza combinada da altura, di a incerteza combinada do diâmetro interno e de a incerteza combinada do diâmetro externo, temos que: 4. 3. ESFERA DE VIDRO MEDIÇÕES COM O MICRÔMETRO: Encontrar a média do diâmetro (x) através da fórmula: 12 DIÂMETRO (mm) MEDIDA 1 19,415 MEDIDA 2 18,915 MEDIDA 3 19,900 MEDIDA 4 19,360 MEDIDA 5 18,990 MÉDIA 19,315 DESVIO PADRÃO 0,336 A 0,1502 B 0,005 C 0,023 RESULTADO 19,315 0,023 MEDIDA COM RÉGUA 18,0 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 = Encontrar a diferença de medidas da medição com a régua e com a medida “verdadeira”, que assumimos ser média encontrada, através da fórmula de erro relativo (): Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar a propagação das incertezas () através da fórmula: Sendo Vesf o volume da esfera, d o diâmetro da esfera e a incerteza combinada do diâmetro da esfera, temos que: 4. 4. ESFERA DE CHUMBO MEDIÇÕES COM MICRÔMETRO: DIÂMETRO (mm) MEDIDA 1 11,500 MEDIDA 2 11,800 MEDIDA 3 11,800 MEDIDA 4 11,810 MEDIDA 5 11,500 MÉDIA 11,682 DESVIO PADRÃO 0,166 A 0,074 B 0,005 C 0,006 RESULTADO 11,682 0,006 Encontrar a média do diâmetro (x) através da fórmula: = Encontrar o desvio padrão da medida () através da fórmula: 13 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro Encontrar o desvio padrão da média ou incerteza tipo A () através da fórmula: Encontrar a incerteza combinada () através da fórmula: Encontrar o volume da esfera () através da fórmula reduzida: ; sendo d o diâmetro. = Encontrar a propagação das incertezas () através da fórmula já reduzida anteriormente: 14 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 CONCLUSÃO Através desse experimento, podemos provar a importância da utilização dessas ferramentas de alta precisão. Principalmente ao se comparar com os resultados obtidos com a régua comum, que se distanciam da verdadeira grandeza da medida. Calculamos o erro absoluto, dado pelo módulo da diferença entre a medida com a régua e a média das medições, que consideramos ser a melhor estimativa do valor real. O erro absoluto não nos diz muita coisa, porque não temos a devida referência ao valor calculado. Por esse motivo, calculamos o erro relativo, que é a razão entre o erro e o valor verdadeiro da medida, dado em porcentagem. Como, por exemplo, o erro absoluto do diâmetro da esfera de vidro, que se deu por 1,316 milímetros. Mas é um valor muito ínfimo até numa régua comum. Por isso, comparamos o valor do erro pelo valor real do diâmetro e encontramos a correspondência deste erro em porcentagem, que seria de 6,81%. Numa medição de estruturas, por exemplo, esse erro seria importante. Uma diferença de quase 7% não é uma medida ínfima. As incertezas calculadas também são melhores compreendidas se utilizadas em porcentagem, em relação à medida real aferida. O resultado final, dado pela média das medidas; e da incerteza combinada, determinada pela associação da incerteza tipo A, dada pelo desvio padrão da média, e da incerteza tipo B, avaliada pela incerteza instrumental. Como, por exemplo, os resultados definidos do cilindro 13, de altura (72,93), de diâmetro interno (20,59) e de diâmetro externo (26,46). Através destes, podemos determinar o volume da casca cilíndrica e, com suas respectivas incertezas, da altura ( 0,01), do diâmetro interno ( 0,005) e do diâmetro externo ( 0,003) podemos determinar a propagação das incertezas. Podemos observar também que, a depender do objeto, devemos usar um instrumento específico, para facilitar a medição. As esferas, como são de menor dimensão, precisam de um instrumento mais preciso e de fácil manuseio; quer dizer que, para se medir o diâmetro de um esfera, o micrômetro seria o instrumento mais indicado. Com o auxílio do paquímetro e do micrômetro podemos chegar mais próximo da medida real do objeto. Claro que essas medições, como qualquer outra, não dependem unicamente da precisão do instrumento, por esse motivo são feitas repetidas vezes a mesma medição de um mensurando, com o intuito de se chegar o mais próximo possível do valor real. 15 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro BIBLIOGRAFIA MAIA, Ana Figueiredo; VARERIO, Mário Ernesto; MACEDO, Zélia Soares. Apostila de Laboratório de Física A, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, 2009. ALBERTAZZI, Armando & SOUZA, André. Fundamentos da Metrologia, 1ª edição. Barueri-SP: Editora Manole, 2008. Apostila Curso Técnico em Manutenção Eletromecânica - Medidas e Representação Gráfica. SENAI-SP, 2005. Apostila de Instrumentação - Metrologia Instrumental, FATEC Sorocaba, 2008. Sobre o Paquímetro - Aplicações usuais do Paquímetro, disponível em http://paquimetro.reguaonline.com/, acesso em 07/07/2013. 16 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 17 Downloaded by Gustavo Costa (beckallem5@gmail.com) lOMoARcPSD|14688167 https://www.studocu.com/pt-br?utm_campaign=shared-document&utm_source=studocu-document&utm_medium=social_sharing&utm_content=i-relatorio-paquimetro-e-micrometro
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