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km 6,1354 km Direção --- 14,21º 155,98º 86,31º Tabela 29 – Dados da localização geográfica e da altitude das Estações Meteorológicas O procedimento baseia-se na comparação da média obtida a partir da coleta de dados nas estações com o valor obtido matematicamente, tendo como referência o valor da pressão atmosférica ao nível do mar de 1016 hPa, obtido na carta de pressão ao nível do mar emitida pela Marinha do Brasil em 19/04/2016 às 12:00 horas. Para cada estação meteorológica, foram realizadas cinco medições próximas ao horário referenciado na carta e calculada a média da pressão atmosférica em cada uma das estações. 26 Altitude estimada com base no valor de 13 m de altitude do solo obtido pelo google Earth acessado em 20/04/2016. 27 Altitude estimada com base no valor de 35 m de altitude do solo obtido pelo google Earth acessado em 20/04/2016. 28 Altitude de 26 m informada pelo INMET no endereço http://www.inmet.gov.br no link estações automáticas, acessado em 20/04/2016. 29 Altitude informada no INPE no endereço http://bancodedados.cptec.inpe.br/downloadBDM/ acessado em 20/04/2016. 68 Horário de medição Estação com o uso do Arduino e Processing Estação do Alerta Rio Estação do INMET Estação do INPE 19/04/2016 às 10:00 1015,82 1012,8 1012,3 1015,93 19/04/2016 às 11:00 1015,27 1012,6 1012,7 1015,93 19/04/2016 às 12:00 1014,70 1011,9 1013,2 1016,94 19/04/2016 às 13:00 1013,92 1011,1 1013,3 1016,94 19/04/2016 às 14:00 1013,20 1010,0 1013,0 1015,93 Valor médio 1014,58 1011,7 1012,9 1016,33 Tabela 30 – Dados referentes a Pressão atmosférica coletados nas quatro estações meteorológicas usadas como referência para calibração do sensor BMP180 O cálculo da variação da pressão atmosférica como função da altitude pode ser realizado utilizando a equação barométrica. Com o intuito de simplificar os cálculos para o uso em sala de aula, nas turmas de Ensino Médio, devemos considerar algumas generalizações: a atmosfera é um gás ideal em equilíbrio, com temperatura constante e a aceleração da gravidade é constante em toda a atmosfera. Assim, podemos escrever a equação barométrica30: P(h) = Pnível do mar ∙ e − ρar Pnível do mar gh Considerando ρar = 1,18Kg/m³ , Pnível do mar = 1,016 × 10 5N/m² (como indicado na carta sinótica de 19/04/2016 às 12:00) e g = 9,81 m/s², temos: ( ρar Pnível do mar )𝑔 = ( 1,18 Kg m3 1,016 × 105 N m2 )(9,81 m s2 ) = 1,139 × 10−4𝑚−1 Portanto, podemos calcular a pressão atmosférica para cada uma das estações: P(3m) = 1,016 × 105 N m2 ∙ e−1,139×10 −4𝑚−1∙3m = 1015,653 ℎ𝑃𝑎 P(16m) = 1,016 × 105 N m2 ∙ e−1,139×10 −4𝑚−1∙16m = 1014,150 ℎ𝑃𝑎 P(26m) = 1,016 × 105 N m2 ∙ e−1,139×10 −4𝑚−1∙26m = 1012,996 ℎ𝑃𝑎 P(35m) = 1,016 × 105 N m2 ∙ e−1,139×10 −4𝑚−1∙35m = 1011,958 ℎ𝑃𝑎 30 BAUER,W.; WESTFALL, G.D.;DIAS, H.Física para Universitários – Relatividade, Oscilações, Ondas e Calor. São Paulo: Mc Graw Hill, 2013, p. 17. 69 Estação com o uso do Arduino e Processing Estação do Alerta Rio Estação do INMET Estação do INPE Pressão média 1014,58 hPa 1011,7 hPa 1012,9 hPa 1016,33 hPa Pressão calculada 1014,150 hPa 1011,958 hPa 1012,996 hPa 1015,653 hPa Erro relativo 0,0424% 0,0255% 0,0095% 0,0667% Tabela 31 – Quadro comparativo do erro relativo calculado para os dados referentes à pressão atmosférica obtidos nas quatro estações meteorológicas em análise Como podemos observar, na apresentação do erro relativo a medição de pressão atmosférica a partir do sensor BMP180 está bem próxima aos padrões de erro das estações meteorológicas comerciais. Para a verificação das medições de temperatura pelo sensor BMP180 e pelo sensor AOSONG AM2302, foi utilizado o termo higrômetro digital modelo MT-240 da Minipa, que apresenta as características técnicas para temperatura: Termo higrômetro MT-240 Grandeza medida Temperatura Amplitude de medição -50 a +70ºC Precisão ± 2°C Resolução 0,1°C Tabela 32 – Características básicas da medição de temperatura do Termo higrômetro MT-240 Fonte: Manual de instruções do Termo higrômetro digital MT-240 da Minipa Indústria e Comércio Ltda Gráfico 6 – Comparação entre os dados de temperatura obtidos pelo sensor BMP180 e pelo Termo higrômetro MT-240 70 Gráfico 7 – Comparação entre os dados de temperatura obtidos pelo sensor AM2302 e pelo Termo higrômetro MT-240 O valor médio do erro de leitura obtido a partir das medições de temperatura do ar, realizadas, considerando como referência o valor medido pelo higrômetro digital modelo MT-240, é inferior a precisão do instrumento, sendo assim o valor obtido pelos sensores BMP180 e AOSONG AM2302 podem ser considerados como fisicamente significativos. Durante as medições foi constatada que a velocidade de resposta às variações de temperatura do BMP180 é consideravelmente maior que a do AM2302. Valor de referência MT-240 Valor medido BMP180 Erro BMP180 Valor medido AM2302 Erro AM2302 10,2 10,3 0,1 10,4 0,2 15,6 15,6 0,0 16 0,4 19,9 19,4 0,5 19,3 0,6 25,4 25,5 0,1 25,2 0,2 30,1 30,5 0,4 30,5 0,4 35,3 35,4 0,1 35,1 0,2 40,2 40 0,2 39,9 0,3 Erro médio 0,2 --- 0,33 Tabela 33 – Quadro comparativo do erro calculado para os dados referentes à temperatura obtidos nos sensores BMP180, AM2302 e o Termo higrômetro MT-240 Para a verificação das medições de umidade relativa do ar pelo sensor AOSONG AM2302, também foi utilizado o termo higrômetro digital modelo MT-240 da Minipa, que apresenta as características técnicas para umidade relativa do ar: 71 Termo higrômetro MT-240 Grandeza medida Umidade Relativa do ar Amplitude de medição 20 a 90% RH Precisão ± 5% RH Resolução 1 % RH Tabela 34 – Características básicas da medição de umidade relativa do ar do Termo higrômetro MT-240 Fonte: Manual de instruções do Termo higrômetro digital MT-240 da Minipa Indústria e Comércio Ltda Cabe ressaltar que os dados do fabricante do Termo higrômetro MT-240 referenciam a precisão no valor de 5% de umidade relativa do ar e não em 5% do valor obtido na medição. Gráfico 8 – Comparação das medidas atinentes a umidade relativa do ar obtidas a partir do sensor AM2302 e do Termo higrômetro MT-240 Valor de referência MT-240 (% RH) Valor medido AM2302 (%RH) Erro (%RH) 25 ± 5 28,2 3,9 30 ± 5 30,2 0,2 35 ± 5 35,3 0,3 40 ± 5 43,3 3,3 45 ± 5 48,9 3,9 50 ± 5 54,6 4,6 55 ± 5 59,1 4,1 60 ± 5 63,5 3,5 65 ± 5 68,8 3,8 70 ± 5 73,4 3,4 Erro de leitura médio 3,03 Tabela 35 – Determinação do erro de leitura da umidade relativa do ar obtida a partir do sensor AM2302 e comparada com o Termo higrômetro MT-240 72 O valor médio do erro de leitura obtido a partir das medições de umidade relativa do ar, realizadas, considerando como referência o valor medido pelo higrômetro digital modelo MT-240, é inferior a precisão do instrumento, sendo assim o valor obtido pelo sensor AOSONG AM2302 é fisicamente significativo. Da mesma forma, para que a aquisição de dados do sensor de luminosidade, o LDR, também apresente um significado físico, é necessária a correlação da variação de resistência do LDR, percebida pelo Arduino em forma de tensão em sua entrada analógica, em uma grandeza de luminosidade, no caso o lux. Para alcançar este objetivo,
