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Prática 2 - Micrômetro - Relatório de Física Experimental - UFC Engenharia Informática Universidade Federal do Ceará (UFC) 9 pag. Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Prática 02: Micrômetro ALUNO: Alan de Abreu Estevão MATRÍCULA: 385179 TURMA: 38 DISCIPLINA: Física Experimental para Engenharia PROFESSOR: Aurélio Wilson DATA: 18/04/2016 HORÁRIO: 14:00 – 16:00 Fortaleza, Ceará 2016 Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 3 2. OBJETIVOS ................................................................................................................. 6 3. MATERIAL .................................................................................................................. 6 4. PROCEDIMENTO ..................................................................................................... 6 4.1. Diâmetro e volume da esfera ......................................................................................... 6 4.2. Medidas e áreas das seções retas dos fios ..................................................................... 6 4.3. Medidas de espessuras de superfícies variadas ........................................................... 6 4.4. Medida da espessura de um fio de cabelo .................................................................... 6 5. QUESTIONÁRIO ....................................................................................................... 8 6. CONCLUSÃO ............................................................................................................. 9 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 9 Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 3 1. INTRODUÇÃO Um instrumento bastante empregado em diversos campos profissionais, sendo um deles a Engenharia, é o micrômetro, que é uma ferramenta cuja principal utilidade é a medição precisa de minúsculas peças, espessuras ou dimensões. Seu conceito se assemelha muito ao do paquímetro, porém o micrômetro uma maior precisão em comparação com o outro instrumento. O micrômetro originou-se na França, onde é chamado de “palmer”, uma homenagem ao francês Jean Louis Palmer, seu inventor. Ele foi o primeiro a requerer a patente pela ferramenta, que permitia com facilidade, a medição precisa de centésimos de milímetro. No entanto com o passar do tempo, o instrumento foi aprimorado ainda mais, permitindo uma leitura cada vez mais rigorosa e precisa de medidas, superando a precisão obtida pelo paquímetro. Até que em 1890, Laroy S. Starrett aperfeiçoou a versão mais antiga do micrômetro já existente e o transformou em uma ferramenta extremamente moderna, com várias melhorias, como um módulo que aumentou a velocidade de medição, uma tampa para a haste, entre outras. O princípio de funcionamento deste novo micrômetro é utilizado até os dias atuais, sendo a empresa Starrett, fundada por Laroy S. Starrett, atualmente uma das maiores fabricantes de ferramentas e instrumentos de medição do mundo. As principais aplicações do micrômetro são: medições externas, de profundidade ou de altura; medição interna; medição de rosca; medição de fundos ou perfis; medição de dentes de engrenagens, etc. Além disso, ele é largamente utilizado em diversos campos de trabalho, principalmente naqueles que necessitam de uma medição precisa de minúsculas peças, que são impossíveis de medir com as Fig. 1 – Micrômetro de Palmer. Primeiro micrômetro criado. Disponível em: <http://ensinonovo.if.usp.br/ fundamental /fisica-fundamental/fundamental-medico es/micrometro.gif> Fig. 2 – Micrômetro atual. Disponível em: <http://www.industriahoje.com.br/wp-content/ uploads/2013/05/O-que-e-um-micrometro.jpg> Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) http://www.industriahoje.com.br/wp-content/ https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 4 demais ferramentas existentes, pelo fato de serem muito imprecisas. O seu amplo uso se dá, em especial, na indústria mecânica, na qual é usado para medir peças de máquinas. A Engenharia também é uma das profissões que utiliza bastante esse instrumento, pois as medições devem ser precisas ao extremo. Outro exemplo são os relojoeiros, porque trabalham quase em sua grande maioria com peças extremamente pequenas, entre outras profissões. O funcionamento do micrômetro é semelhante ao do sistema parafuso e porca. Há uma porca fixa e um parafuso móvel, denominado parafuso micrométrico, que, se der uma volta completa, provocará um descolamento igual ao seu passo. Desse modo, dividindo-se a cabeça do parafuso, pode-se avaliar frações menores que uma volta e, com isso, medir comprimentos menores do que o passo do parafuso. O que acontece no micrômetro segue o mesmo raciocínio, há o deslocamento do parafuso micrométrico, por uma rosca regulável, que realiza um movimento de um passo a cada volta completa, do parafuso. Essa volta completa é subdividida pelos traços do tambor, que está ligado ao parafuso. No micrômetro esse movimento se traduz na variação da distância entre as duas superfícies de medição. O micrômetro é composto de várias partes, cada uma com sua função significativa em relação a utilidade geral, as quais serão descritas a seguir. Tambor graduado: ele gira ligado ao fuso micrométrico, e permite a medição em escala centesimal, e que, contêm o parafuso micrométrico, localizado internamente. Fig. 3 – Detalhamento das partes de um micrômetro. Disponível em: <http:// www.industriahoje.com.br/wp-content/uploads/2013/06/partes-micrometro-.jpg> Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 5 Catraca: assegura que a pressão de medição seja constante, e não force exageradamente o objeto medido, o que gera erros na medição. Faces de medição: entre as quais são intercalados os objetos que serão medidos. Arco: é construído de aço especial e tratado termicamente, a fim de eliminar as tensões. Batente: parte fixa esquerda que segura o objeto pela esquerda. Encosto móvel: parte móvel que segura o objeto pela direita. Bainha: nessa peça é gravada a capacidade de medição do micrômetro. Escala fixa: contêm as medições inteiras de milímetros, na parte de baixo, e as medições fracionária de meio milímetros, na parte de cima. Isolamento térmico: isola a transmissão de calor das mãos para o instrumento, e evita a dilatação. Trava: imobiliza o parafuso medida predeterminada, e permite que o objeto não deslize do micrômetro durante a medição. A precisão, também chamada, em algumas nomenclaturas, de sensibilidade ou resolução, de um micrômetro é calculada através da seguinte fórmula: 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑠ã𝑜 = 𝑃𝑎𝑠𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑢𝑠𝑜𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑣𝑖𝑠õ𝑒𝑠 𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟 ⇒ 𝑆 = 𝑝𝑛 Já a medição é realizada observando-se o último número inteiro antes do tambor. Após isso, observa-se o último número fracionário. E por fim, é preciso aferir a medida registrada no tambor que é encontrada multiplicando-se a previsão pelo número de partes em que ele está dividido. O resultado da medida final, será a soma dessas medidas anteriores. Fig. 4 – Cálculo de leitura de medidas em um micrômetro. Disponível em: < http://www.trilha4x4. com.br/ImagesTec/MICRMimage004.gif> Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) http://www.trilha4x4/ https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 6 2. OBJETIVOS Conhecimento do micrômetro e familiarização com o seu uso; 3. MATERIAL Micrômetro; Esfera; Chapas metálicas (três); Fios (dois); Fio de cabelo; Arruela; Lâmina de barbear; Papel. 4. PROCEDIMENTO Primeiramente foi nos dada uma introdução aos princípios de funcionamento do micrômetro, conhecemos as peças e partes que o compõem, bem como as suas utilidades no cotidiano profissional. Ainda, durante essa explicação, aprendemos com calcular a precisão, e também como aferir as medidas de forma correta. Após a parte teórica, seguimos para a prática, na qual foi-nos entregue um micrômetro e alguns objetos para medirmos, uma esfera, chapas metálicas, fios, fio de cabelo, arruela, lâmina de barbear e papel, e também calcularmos o volume da esferas e as áreas das seções retas dos fios. Antes de tudo, calculamos a precisão do micrômetro, com base na fórmula que foi nos apresentada, que resultou em 0,05 mm. Em seguida medimos cada um desses objetos, já mencionados anteriormente calculando para todos, a medição final, com base na observação das medidas da bainha e do tambor, sendo essa a média entre três valores encontrados por três alunos diferentes, os quais são informados nas tabelas a seguir. 4.1. Diâmetro e volume da esfera MEDIDA Aluno 1 MEDIDA Aluno 2 MEDIDA Aluno 1 MÉDIA DIÂMETRO DA ESFERA (mm) 11,11 mm 11,11 mm 11,11 mm 11,11 mm Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 7 Cálculo do volume 𝑟 = 𝐷2 𝑉 = 4𝜋𝑟33 𝑟 = 11,112,00 = 𝟓, 𝟓𝟔 𝒎𝒎 𝑉 = 4,00 × 3,141 × 5,5633,00 = 𝟕𝟐𝟎 𝒎𝒎𝟑 4.2.Medidas e áreas das seções retas dos fios MEDIDA Aluno 1 MEDIDA Aluno 2 MEDIDA Aluno 1 MÉDIA DIÂMETRO FIO MAIS ESPESSO (mm) - 1 2,99 mm 2,99 mm 2,99 mm 2,99 mm DIÂMETRO FIO MAIS FINO (mm) - 2 0,72 mm 0,71 mm 0,71 mm 0,71 mm Área das seções retas 𝑟 = 𝐷2 𝐴 = π𝑟2 𝑟1 = 2,992,00 = 𝟏, 𝟒𝟗 𝒎𝒎 𝐴1 = 3,141 × 1,492 = 6,97 𝑚𝑚2 𝑟2 = 0,712,00 = 𝟎, 𝟑𝟓𝟓 𝒎𝒎 𝐴1 = 3,141 × 0,3552 = 0,396 𝑚𝑚2 4.3. Medidas de espessuras de superfícies variadas MEDIDA Aluno 1 MEDIDA Aluno 2 MEDIDA Aluno 1 MÉDIA ESPESSURA DA CHAPA METÁLICA 1 (mm) 1,26 mm 1,28 mm 1,27 mm 1,26 mm ESPESSURA DA CHAPA METÁLICA 2 (mm) 0,80 mm 0,80 mm 0,81 mm 0,80 mm ESPESSURA DA CHAPA METÁLICA 3 (mm) 0,99 mm 0,99 mm 0,99 mm 0,99 mm ESPESSURA LÂMINA DE BARBEAR (mm) 0,10 mm 0,10 mm 0,10 mm 0,10 mm ESPESSURA FOLHA DE PAPEL (mm) 0,100 mm 0,095 mm 0,100 mm 0,098 mm ESPESSURA DA ARRUELA (mm) 2,26 mm 2,27 mm 2,26 mm 2,26 mm 4.4. Medida da “espessura” de um fio de cabelo MEDIDA Aluno 1 MEDIDA Aluno 2 MEDIDA Aluno 1 MÉDIA ESPESSURA (mm) 0,065 mm 0,065 mm 0,065 mm 0,065 mm Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 8 5. QUESTIONÁRIO 1 - Faça as leituras dos micrômetros ilustrados abaixo (contidos no roteiro de prática) Resposta: O primeiro micrômetro está marcando a medida de 6,76 mm. Já o segundo, mede 5,50 mm. 2 - Qual o instrumento de maior precisão: o paquímetro utilizado na prática 1 ou o micrômetro desta prática? Justifique. Resposta: O micrômetro é mais preciso em relação ao paquímetro, pois possui uma precisão de 0,01 mm. Já no paquímetro é um pouco maior, com 0,05 mm de precisão, por isso, um pouco menos precisa. 3 - Compare as medidas dos dois fios e da arruela feitas com o paquímetro (aula anterior) e com o micrômetro. Comente. Resposta: Embora os resultados das medições realizadas com os dois instrumentos sejam bem próximos, é possível observar que o paquímetro apresenta medidas que variam de 0,05 mm e 0,05 mm, pois essa é a sua precisão. Já com o micrômetro, é possível aferir medidas com precisão ainda maior, que variam de 0,01 mm e 0,01 mm (podendo variar até medidas ainda mais fracionadas como 0,001mm), o que permite medidas mais fracionadas, e portanto, mais precisas. 4 - De modo geral, ao medir com um micrômetro, quais as causas mais prováveis de erro? Resposta: Uma das principais causas de erro, pode surgir de uma pressão exagerada do parafuso micrométrico sobre o objeto medido, o que deforma uma minúscula parte do objeto, que a olho nu, não se percebe, mas que pode alterar a o resultado final da medição. A paralaxe também pode causar bastante engano no momento da medição. Ela ocorre quando o ângulo de visão do observador em relação aos traços do micrômetro está desalinhado, e a medição fica incorreta. Outros erros podem surgir de algumas confusões nos cálculos de precisão e consequentemente nas medidas, ou de mal posicionamento do objeto a ser medido entre as esperas, devido a algumas imperfeições geométricas dos objetos. 5 - Indique algum outro método que também permita determinar o volume da esfera. Document shared on www.docsity.com Downloaded by: patrick-messala-figueiredo-pinheiro (patrick.pinheiro@ucsal.edu.br) https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark 9 Resposta: É possível fazer um experimento bem simples, como encher com água, não totalmente, algum recipiente com volume já conhecido, fazendo a medição da altura da água. Após isso mergulhar a esfera neste recipiente e medir a nova altura da água marcada no recipiente, e calcular variação desta altura em relação a antesfera. Portanto, sabendo das alturas sem a esfera e com a esfera, é possível calcular os respectivos volumes. E fimalmente basta encontrar a variação entre o volume total com a esfera e o volume inicial sem a esfera, que será exatamente o volume da esfera. 6 - Determine a precisão de um micrômetro cujas características são: tambor dividido em 50 partes iguais e passo de 0,25 mm. Resposta: 𝑆 = 𝑝𝑛 𝑆 = 0,2550 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟓 𝒎𝒎 6. CONCLUSÃO No decorrer dessa prática, conhecemos um importante instrumento de aferição de medidas, o micrômetro. Aprendemos os princípios de funcionamento do mesmo, e também como encontrar as medidas corretas, através de alguns cálculos. Entendemos que o micrômetro é bastante útil para medir pequenas peças, muitas vezes minúsculas, cuja medição é impossível com as demais ferramentas existentes e por isso, é empregado em diversas profissões que necessitam de medidas com alta precisão, como a Engenharia, e também entre os relojoeiros, que trabalham com minúsculas peças, entre outras. Concluímos que embora seja uma ferramenta pouco conhecida entre a população geral, é um elemento de extrema utilidade e torna-se imprescindível aos alunos de Engenharia, o conhecimento tanto teórico quanto prático desse equipamento. BIBLIOGRAFIA Indústria Hoje - O que é um micrômetro?, por Vivian Fiorio e Fábio Henrique. Disponível em: <http://www.industriahoje.com.br/o-que-e-um-micrometro/>. Acesso em 27 abr.2016.Carros In Foco - Tudo que você precisa saber sobre Micrômetro, por Anderson Dias. Disponível em <http://www.carrosinfoco.com.br/carros/2011/08/tudo-que-voce- precisa-saber-sobre-micrometro/> Acesso em 27 abr.2016. Micrômetro: Tipos e usos. ASM Treinamentos. Disponível em: <http://www.asmtreinamentos.com.br/asm/downloads/mecanica/arquivo13.pdf> Acesso em 27 abr.2016. 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