1 - Instrumentos de medidas

Prévia do material em texto

Exp 3 - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
1. OBJETIVO
	Realizar medidas de comprimento utilizando os instrumentos: paquímetro, micrômetro e trena.
	Realizar medidas de massa utilizando balança de prato e de precisão.
2. INTRODUÇÃO
	Medir significa comparar alguma coisa com um padrão previamente escolhido. Este padrão é o que chamamos de unidade daquela grandeza. O ato de medir significa estabelecer, com toda a precisão possível, quantas vezes o padrão se acha repetido na quantidade medida. Um conjunto de padrões constitui o que se chama de Sistema de Unidades de Medida. Existem muitos padrões mas, no Brasil, o sistema oficial de medida é o Sistema Internacional (SI).
	Na Tabela 1 você tem as principais unidades deste sistema.
	Tabela 1 - Sistema Internacional de Unidades
	Grandeza Física
	Unidade (padrão)
	Símbolo
	Massa
Tempo
Comprimento
Intensidade de corrente
Temperatura
	Quilograma
Segundo
Metro
Ampère
Kelvin
	kg
s
m
A
K
	As grandezas que aparecem na primeira coluna desta tabela são chamadas de grandezas físicas fundamentais e as demais, combinações destas, são chamadas grandezas físicas derivadas. O Sistema Internacional recebe este nome porque é o sistema adotado pela comunidade científica internacional. Ao longo deste laboratório, todas medidas que você fizer deverão ser expressas no SI.
	Para medir grandezas físicas, são necessários instrumentos de medida. Estes são aparelhos que nos ajudam contar quantas vezes o padrão (unidade) de medida se repete.
	O objetivo desta atividade é familiarizá-lo com quatro destes instrumentos. Três deles medem o comprimento, são eles: trena, paquímetro e micrômetro, o outro mede massa, a balança.
3. MATERIAL
	- Instrumentos de medida: trena, paquímetro, micrômetro e balança.
	- Uma ficha metálica.
	- Um cilindro furado ou cilindro sólido.
	- Pincel atômico.
	- Um paralelepípedo metálico.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1. O paquímetro
	O paquímetro é utilizado quando queremos medir comprimentos, espessuras e profundidades de orifícios com precisão de décimos de milímetro ou menos. Ele está ilustrado na fig. 1 (procure identificar cada uma de suas partes no paquímetro que encontra-se em sua bancada).
Fig. 1 - O paquímetro
	Este aparelho utiliza o Princípio de Vernier (Pierre Vernier - 1580/1637). Como você pode ver, o paquímetro possui duas escalas: uma fixa ou principal e a outra móvel. A escala móvel é chamada escala de Vernier ou Nônio. Ela permite obter medidas menores que a menor divisão da escala fixa.
	Relação entre nônio e a escala fixa
	Na fig. 2 a menor divisão da escala principal é p = 1 mm. É fácil de se ver que, quando os zeros das escalas coincidem (fig. 2) a distância entre dois traços identificados pelo número 1, no nônio e na escala principal, é igual a 1/10 de mm; do mesmo modo, as linhas identificadas pelo número 2 resulta entre si, espaçamentos de 2/10 de mm e assim por diante.
	Desta forma, da menor divisão da escala principal p = 1mm, pode-se avaliar fração de p com precisão de até 0,1 p , isto é, no exemplo, 0,1 mm (décimo de milímetro).
 
Fig. 2 - Exemplo de escala de um paquímetro
	Verifique no paquímetro que se encontra em sua mesa, qual é a menor divisão da escala principal que se pode avaliar com precisão.
	Como efetuar a leitura de uma medida linear com o nônio
	A fig.3 ilustra o nônio deslocado.
Fig. 3 - Leitura do comprimento l
	A distância entre os zeros é l , que indica a medida linear. Para se obter l :
	a) anota-se o número de divisões inteiras p (em milímetros) da escala principal, até antes do zero do nônio, no caso, p = 2 mm,
	b) Assim, l = p + fração de milímetro, a qual corresponde à extensão entre o traço 2 mm da escala e o traço zero do nônio,
	c) A fração é obtida procurando-se os traços da escala principal e do nônio coincidentes, no exemplo, o traço 7 do nônio,
	d) há portanto, no exemplo, um avanço de 2 divisões inteiras da escala principal e 
 7/10 do nônio
	e) logo o valor de l = ( 2 + 0,7 ) mm , isto é l = 2,7 mm
	Existem nônios com aproximações para décimos, centésimos ou qualquer outra escala, porém a maneira de se ler é a mesma.
	Se a escala não for milimétrica, conhecendo-se o número de divisões do nônio, pode-se calcular facilmente a aproximação que se pode obter. A aproximação será o inverso do produto do número de divisões do nônio pelo número de partes em que está dividida a unidade da escala. Exemplo: Nônio aplicado a uma escala em polegadas (Fig. 4).
 
Fig. 4 - Exemplo de escala não milimétrica
	A unidade da escala (1 pol) está dividida em 16 partes. O nônio tem 8 divisões, portanto, 1/(16 x 8) = 1/128, isto é, o nônio apreciará até 1/128 de polegada. 
Da fig.4, 2 pol + 6/128 pol = 2 3/64 pol.
	Como manusear o paquímetro 
	Tomando sempre o cuidado de não colocar os dedos sobre a região onde as escalas estão desenhadas, você poderá fazer medições externas, internas e de profundidade como mostrado na Fig.5. Depois de ajustar a peça a ser medida, trave o cursor através do fixador do cursor.
	Cuidado: verificar se está destravado antes de mover.
Para obter bons resultados na medição
	1o) O contato dos encostos com as superfícies da peça deve ser suave. Exageros na pressão no impulsor pode danificar a peça e resultar medidas falsas.
	2o) Manter a posição correta do paquímetro relativamente à peça. Inclinações do instrumento alteram as medidas.
3o) Antes de efetuar medições, limpar as superfícies dos encostos e as faces de contato da peça.
	4o) Medir peças em temperatura normal. As possíveis dilatações térmicas acarretam erros sistemáticos.
	5o) Ao observar, orientar a visão na direção dos traços e perpendicular a linha longitudinal do instrumento.
 
 
 Fig. 5 - Posicionamento de objetos para medições externas, internas e de 
profundidade utilizando o paquímetro.
 
 
ATIVIDADE – 1 (Paquímetro)
	a) Qual a extensão AB medida com o nônio?
b) Você recebeu uma ficha metálica. Meça, usando o paquímetro, a sua menor dimensão (espessura). Faça dez medidas desta espessura em pontos diferente da ficha e anote em uma tabela. Calcule o desvio padrão do valor médio e expresse a espessura da ficha metálica corretamente (E = Em ± dpm).
	c) Calcule o volume do paralelepípedo que você recebeu. Lembre-se que, V = l1.l2.l3. Para isso, faça as medidas necessárias e avalie a incerteza tomando como base a menor divisão do paquímetro. Anote as medidas em uma tabela e obtenha o volume com a respectiva incerteza, representando-o corretamente por V = (Vm ± dpm ) unidade.
		
4.2. O micrômetro
	O micrômetro também é um instrumento utilizado para medir objetos de pequenas dimensões (Fig. 6). 
Fig. 6 - O micrômetro
	Como você pode ver na figura 6, o micrômetro possui uma escala móvel (escala de Vernier), o tambor e uma escala fixa ou principal. Chamamos de passo do aparelho a distância que o parafuso micrométrico avança, ao dar um giro completo. A marcação sobre o eixo (escala fixa) nos dá a leitura da distância de 0,5 mm em 0,5 mm e a leitura do tambor nos informa os centésimos de milímetro que deve ser adicionados. Na Fig. 7 você encontrará dois exemplos de como ler o micrômetro. Há muita semelhança entre o modo de leitura deste instrumento e o paquímetro.
Leitura
	a) Colocar o objeto a ser medido entre as faces das garras.
	b) Girar o tambor até que as faces encostem no objeto suavemente. Para tanto, utilizar-se do parafuso de fricção ou catraca que está devidamente regulado para oferecer a pressão necessária.
	c) Identificar o traço visível da escala principal antes da borda do tambor.d) Identificar no nônio a fração da medida.
 ATIVIDADE – 2 (Micrômetro)
	a) Se o paquímetro e o micrômetro são, ambos, aparelhos de medida de comprimento, quando usar um e quando usar outro?
	b) Realize as leituras:
 
 
c) Meça, usando o micrômetro, a sua menor dimensão (espessura). Faça cinco medidas desta espessura em pontos diferente da ficha e anote em uma tabela. Calcule o desvio padrão do valor médio e expresse a espessura da ficha metálica corretamente (E = Em ± dpm).
	d) Usando o paralelepípedo da atividade do paquímetro, refaça as medidas, com o micrômetro. Expresse os resultados com as respectivas incertezas, tomando como base a menor divisão do micrômetro. Calcule o volume, expressando-o corretamente por V = (Vm ± dpm) unidade.
4.3. A trena
	A trena, provavelmente, é um instrumento conhecido por você. O objetivo de colocá-la aqui é para acostumá-lo a fazer medidas usando-a corretamente. Observe que a trena possui duas escalas, uma em polegada e outra em cm. A menor divisão da escala em cm é de décimos de centímetros, ou seja, 1 mm; portanto esta escala fornece a precisão de 1 mm. Mas a precisão de uma medida realizada com a trena depende, também, da regularidade das dimensões do objeto a ser medido, por exemplo, medida do comprimento de um barbante cujas extremidades estão desfiadas. Em certas ocasiões você precisará medir distâncias cumulativamente, ou seja, medir uma distância por partes e depois adicioná-las para obter a medida total.
	Verifique na trena, que está sobre sua bancada, que o ponto zero da escala não está marcado, isto por que na extremidade da fita tem uma chapinha que possui 1 mm de espessura e pode ser deslocada de 1mm. Esta mobilidade é para facilitar o posicionamento da trena na peça a ser medida, veja Fig. 8
Fig. 8 - Trena
ATIVIDADE – 3 (Trena)
	Marque sobre a bancada três pontos, em linha reta, obrigatoriamente com um pincel atômico.
	Meça agora as seguintes distâncias:
	a) a distância entre o primeiro ponto e o segundo,
	b) a distância entre o segundo e o terceiro ponto,
	c) a distância entre o primeiro ponto e o terceiro.
	Some agora os resultados obtidos em (a) e (b) e compare com o resultado obtido em (c). Teoricamente existe uma diferença entre esses dois resultados. Discuta essa afirmação com seus colegas.
	d) Meça as dimensões do paralelepípedo e anote em uma tabela, com o respectivo erro do instrumento. Calcule o volume, expressando-o corretamente por V = (Vm ± dpm) unidade.
4.4. A balança
	Existem muitos tipos de balança, dependendo da precisão que se deseja. A balança que você utilizará nas atividades, encontra-se sobre sua bancada. Você pode verificar que ela possui três escalas : a primeira mede massas de 100 em 100 g, a segunda escala de 10 em 10 g e a terceira de 0,1 a 0,1 g (Fig. 9). Portanto a precisão desta balança é de décimos de grama.
Fig. 9 - Escalas da balança
	O principal cuidado que você deve tomar com a balança é que ela esteja nivelada. A balança possui um nível nela mesma e os pés são parafusos que você pode usar para nivelar. O nivelamento é muito simples de ser feito: observe que no nível existe uma bolha de ar e duas marcas. A balança estará nivelada quando a bolha de ar estiver exatamente entre as duas marcas.
	Outro procedimento necessário é zerar a balança antes de realizar qualquer medida. Para isto, existem dois contra pesos que você encontrará abaixo do prato, os quais você poderá mover para trás ou para frente de modo que o braço da balança fique na horizontal quando os contra pesos das escalas estiverem na posição zero.
Leitura
	a) Coloque a massa a ser aferida sobre o prato da balança.
	b) Leve o contra peso A (Fig. 9) até o traço da escala de forma que o braço fique na horizontal ou um pouco acima. Se o caso for este último, leve o contra peso B até o traço da escala de forma que o braço da balança fique na horizontal ou um pouco acima. Se o braço da balança continuar acima da horizontal, posicione o contra peso C de forma que o braço fique na horizontal.
	c) Realize a leitura sempre da escala maior para a menor e então as some. Exemplo: 
Leitura - 100 g + 40 g + 2,25 g = 142,25 g
ATIVIDADE – 4 (Balança)
	a) Meça a massa da ficha metálica que você recebeu.
	b) Meça a massa do paralelepípedo usado na atividade do paquímetro e avalie uma incerteza. Obtenha a densidade do paralelepípedo (d = d ± (d), usando o valor do volume já determinado. (densidade(d) = massa/volume)
cm
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
nônio
A
B
�
_1181935328/-5‘��
_1182757944.doc
Leitura - 4,290 mm
Leitura no tambor - 0,290 mm
Leitura na escala principal - 4 mm
escala em 0,5 mm
escala em 0,01 mm
35
25
30
4
3
2
1
0
_1183083752.doc
40
45
35
2
4
3
0
Leitura - . . . . . . . . . . . . . .mm
escala em 0,5 mm
escala em 0,01 mm
1
_1183395192/ž)X��
_1182859720.doc
Leitura no tambor - 0,055 mm 
Leitura na escala principal - 3,5 mm
0
Leitura - 3,555 mm
escala em 0,5 mm
escala em 0,01 mm
10
0
5
3
2
1
_1182745496/z?��
_1182579800.doc
Leitura - . . . . . . . . . . . mm
escala em 0,5 mm
escala em 0,01 mm
10
0
05
4
3
2
1
0
_1178900944/Ö-Ù��
_1178842936/ž)X��