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Medições com Régua, Paquímetro e Micrômetro Juliana Tavares Zanuzzo Larissa Jonaly Rodrigues Mário Freitas Dalpian Física Experimental A Flávio Paulo Milton São Carlos 3 de Abril de 2018 1.0 Resumo O experimento visa determinar a medida de determinados objetos usando equipamentos de alta e baixa precisão. Para realizar essas medições foram utilizados a régua, o paquímetro e o micrômetro. Após se realizar o experimento constata-se que existem erros aleatórios e erros sistemáticos. Erros aleatórios são provocados por fatores imprevisíveis, variações temporais ou espaciais, mas são incertezas experimentais que podem ser minimizados com a realização de repetições das medições. Já os erros sistemáticos, são ocasionados quando o analista não faz o procedimento correto, ou quando há defeitos no instrumento utilizado, mas esse erro não pode ser eliminado como o erro aleatório. 2.0 Objetivos O objetivo do experimento é aprender a utilizar os instrumentos de precisão (paquímetro, micrômetro e a régua) através da medição de três objetos metálicos. Determinar e comparar as respectivas precisões e incertezas empregando regras de arredondamento numérico e algarismos significativos vistos em aula, assim como a teoria de erros, reconhecendo os erros sistemáticos e aleatórios, explicados no tópico acima. Objetiva-se também a utilização da teoria de erros, no caso, o método estatístico. 3.0 Fundamentos Teóricos Para realização da prática foi utilizado como base teórica a maneira de como medir corretamente utilizando a régua, o paquímetro e o micrômetro. E a utilização da teoria dos erros, aplicando o método estatístico, que visa estabelecer a melhor estimativa para a medição, utilizando a equação média aritmética (Equação 1), e calcular a incerteza com a equação do desvio padrão (Equação 2). 3.1 Régua A leitura da medida na régua, representada na figura 1, é feita da seguinte maneira: iguala-se o zero do instrumento ao início do objeto, no entanto, tal medição é extremamente imprecisa e de difícil constatação. Esse instrumento é próprio para realizar medidas pequenas, traçar retas e segmentos. Além disso, possui uma precisão de 0,5mm. Figura 1: Régua (Fonte:http://www.waleu.com.br/produto.php?lang=pt&categoria=reguas&codigo=4) 3.2 Paquímetro O paquímetro, representado na figura 2, é um instrumento para medir com precisão as dimensões de pequenos objetos, além de realizar medidas lineares externas, internas e de profundidade por contato. Possui uma régua graduada normalmente em milímetros e um encosto fixo. A leitura da medida no paquímetro é feita da seguinte maneira: posiciona-se o objeto no instrumento (na parte inferior), e começa a leitura pela escala horizontal do equipamento que nos dá o valor aproximado da medida, depois se fez a leitura da escala inferior conhecida como vernier, nessa escala inferior o risco deve coincidir com número da escala superior, quando isso acontecer atribui-se a ele o valor decimal que faltava. A precisão deste instrumento é informada na embalagem do produto. Figura 2: Paquímetro e seus principais elementos. (Fonte:https://www.researchgate.net/figure/Figura-47-Partes-de-um-paquimetro-universal_fig1 1_305466571) 3.2 Micrômetro O micrômetro, representada na figura 3, é um instrumento de medida de alta precisão que permite efetuar medições de até milésimos do milímetro. A leitura da medida no micrômetro é feita da seguinte forma: posiciona-se o objeto no instrumento e começa a leitura pela escala horizontal do equipamento que nos dá o valor aproximado da medida, depois se faz a leitura da escala vertical do instrumento, sendo que nesse momento o risco da escala vertical deve coincidir com o risco da escala horizontal, o valor encontrado deve ser somado ao da escala horizontal, sendo que essa soma é feita após a vírgula do número da leitura horizontal. A precisão deste instrumento é informada na embalagem do produto. Figura 3: Micrômetro e seus principais elementos.(Fonte: https://www.industriahoje.com.br/wp-content/uploads/2013/06/partes-micrometro-.jpg) Para análise dos erros aleatórios foi usado uma análise estatística das medidas encontradas. A partir da equação da média aritmética foi obtido a média (Equação 1) dos valores medidas durante o experimento, tais valores estão apresentados nas Tabelas 1,2 e 3 dos Resultados. (Equação 1) Onde: 𝑋𝑖: São as variáveis X: É a média aritmética das variáveis 𝑋𝑖 𝑛: É a quantidade de variáveis E através da equação 2 é possível determinar a desvio padrão: (Equação 2) Onde: D: São as variáveis D_: É a média aritmética das variáveis D N: É a quantidade de variáveis Sendo que a parte de cima da Equação 2 (valor medido- valor médio)² estão nas Tabelas 1,2 e 3 do Resultados. Para incerteza combinada: (d) s = √u(a) (e) 2 + u 2 onde: s(d): é a incerteza combinada u(a): é a incerteza do equipamento fornecida na caixa deste u(e): é o desvio padrão do equipamento. 4.0 Material utilizado Nesse experimento foram utilizados: paquímetro da marca Kingtools (150 X 0,02 mm), micrômetro da marca Kingtools (0,12mm X 0,01mm), régua e três peças metálicas: cilindro prata, cubo prata e paralelepípedo dourado. Figura 4: Objetos medidos no procedimento. (Fonte: Fotos tiradas pelos autores.) . 5.0 Procedimento Experimental As medidas foram feitas utilizando um micrômetro, uma régua, e um paquímetro. Os objetos analisados foram um cubo, um cilindro e um paralelepípedo de metal. Em todos os objetos foram realizadas três medições por aluno, sendo que foram analisados duas dimensões de cada peça. No cubo e no paralelepípedo mediu-se a altura e o comprimento e no cilindro o diâmetro e a altura. Cada dimensão foram medidas cinco vezes com cada instrumento. De modo que todos os membros da equipe utilizem todos os instrumentos. Após a realização de todas as medições, utiliza-se a Equação 1 para descobrir o valor médio de cada dimensão para cada instrumento de medida. Usou-se posteriormente a Equação 2 para calcular as incertezas. 7.0 Conclusão Com o fim do experimento, constatamos que a medida realizada com o micrômetro é mais precisa em relação ao paquímetro e a régua. Isso pode ser observado pelos valores dos erros sistemáticos (precisão) de cada instrumento. Além disso, foi possível concluir que os resultados reais e os resultados teóricos têm divergências e que para a teoria ser aplicada é necessário considerar diversos fatores externos. Os materiais apresentavam irregularidades. Não obstante, apesar de haver discrepância entre os resultados, na maioria dasvezes eles são bem próximos, o que justifica o uso da teoria para aprender e aperfeiçoar habilidades no intuito de conseguir bons resultados na prática. O que ocorre, realmente, não está livre de fenômenos da natureza, erros humanos, instrumentais e estatísticos, por isso deve-se considerar todos esses fatores e expô-los por meio da incerteza combinada. 8.0 Bibliografia UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO DE JANEIRO. Departamento de Mecânica e Energia. Medidas diretas e propagação de erros. Roteiro para as práticas de Física Teórica e Experimental I. Gallas, Márcia Russman. Incertezas de Medição , Disponível em: www.if.ufrgr.br/~marcia/medidas.pdf.> Acesso em : 10 de Maio, 2017. MACBETH. Paquímetro e micrômetro. Disponível em: <http://macbeth.if.usp.br/~gusev/paquimetromicrometro.pdf>. Acesso em: 27 mar. 2018. IWAMOTO, Wellington Akira; ALVES, Cristiano; FOSCHINI, Maurício; DI LORENZO, Antonino. Guias e roteiros para Laboratório de Física Experimental I. Uberlândia, 2014.
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