Conceitos Iniciais Metrologia a cincia da medio Trata

Conceitos Iniciais Metrologia é a ciência da medição. Trata dos conceitos básicos, dos métodos, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões envolvidos na quantificação de grandezas físicas.

Medições no dia-a-dia Potência da lâmpada Tempo de cozimento Volume de leite Velocidade do automóvel Dimensões das peças Horário do despertador Volume de combustível Pressão dos pneus Rotação do motor Comprimento da calça Temperatura da geladeira Consumo de energia Tamanho do peixe Quantidade de arroz

Messen ist Wissen (medir é saber) Georg Simon Ohm (1789 -1854)

1) Exemplo de medição mensurando indicação 2, 4 unidades unidade 0 1 2 instrumento de medição 3 4

2) Exemplo de medição tensão do gerador: 5, 305 V constante do sistema de medição: 15, 080 (km/h)/V velocidade: 5, 305 V. 15, 080 (km/h)/V = 80, 0 km/h

O que é medir? Medir é o procedimento experimental através do qual o valor momentâneo de uma grandeza física (mensurando) é determinado como um múltiplo e/ou uma fração de uma unidade, estabelecida por um padrão, e reconhecida internacionalmente.

Algumas definições �Mensurando é o objeto da medição. É a grandeza específica submetida a medição. �Indicação é o valor de uma grandeza fornecido por um sistema de medição. �Indicação direta é o número mostrado pelo sistema de medição. A indicação direta pode ou não ser apresentada na unidade do mensurando.

mensurando tensão do gerador: 5, 305 V indicação direta constante do sistema de medição: 15, 080 (km/h)/V velocidade: 5, 305 V. 15, 080 (km/h)/V = 80, 0 km/h indicação

Medir para que? �Monitorar �Observar passivamente grandezas �Controlar �Observar, comparar e agir para manter dentro das especificações. �Investigar �Descobrir o novo, explicar, formular.

Medir para monitorar. . . �Compra e venda de produtos e serviços: �consumo de água, energia elétrica, taxímetro, combustíveis, etc. �Sinais vitais: �pressão arterial, temperatura, nível de colesterol �Atividades desportivas: �desempenho, recordes

Medir para monitorar. . .

Medir para controlar. . . Especificações xxxx ± xx yyyy ± yy zzz ± z Medir Comparar Agir

Medir para controlar. . .

Medir para controlar. . . rota pressã o altitude temperatur a velocidade n. Metrologia (slide 14)

Medir para investigar. . . n. Metrologia (slide 15)

Medir para investigar. . . Pequenas diferenças nas medidas podem levar a conclusões completamente diferentes.

Medir para investigar. . . n Compreender n n Dominar n n Validar, know-how Evoluir n n Descobertas científicas, estudar fenômenos Melhorar continuamente, expandir limites Inovar

Elementos da inovação tecnológica Idéia invento oportunida de pesquisa aplicada ensaios CQ patenteamento desenvolvimento prototipagem design processos fabricação marketing produção plano produção Onde tem metrologia? n. Metrologia (slide 18) certificação Produto Serviço Inovador

n Errar é inevitável Medições geram erros mensurando má definição do mensurando condições ambientais imperfeições do sistema de medição Sistema de medição procedimento de medição indicação ± ERROS influência do operador

Processo de medição Diagrama de Ishikawa "Diagrama de Causa e Efeito" ou "Espinha-de-peixe" definição do mensurando procedimento de medição resultado da medição condições ambientais operador sistema de medição

mensurando Resultado da medição Sistema de medição -U indicação RB +U VV

Resultado da medição �É a faixa de valores dentro da qual deve se situar o valor verdadeiro do mensurando. RM = (RB ± U) unidade �Resultado base é a estimativa do valor do mensurando que, acredita-se, mais se aproxime do seu valor verdadeiro. �Incerteza da medição (U) é o tamanho da faixa simétrica, e centrada em torno do resultado base, que delimita a faixa onde se situam as dúvidas associadas à medição.

Bom-senso Conhecimento Honestidade Pilares da Metrologia

A linguagem da metrologia �Até 1995: “Torre de Babel” �Em 10 de Março de 1995: Portaria INMETRO n° 029 “Vocabulário de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia” (VIM) Em sintonia com: ISO, BIPM, IEC, IFCC, IUPAP

Unidades de Medida e o Sistema Internacional de Unidades

Medir �Medir é o procedimento experimental através do qual o valor momentâneo de uma grandeza física (mensurando) é determinado como um múltiplo e/ou uma fração de uma unidade, estabelecida por um padrão, e reconhecida internacionalmente.

Um pouco de história das unidades de medida. . .

Um pouco de história. . . �O desenvolvimento da linguagem. . . �A necessidade de contar. . . �Só os números não bastam. . . �Unidades baseadas na anatomia. . .

n. Metrologia (slide 29)

O cúbito do Faraó Ramsés II, o cúbito real

O pé médio da idade média

Por que um único sistema de unidades?

Importância do SI �Clareza de entendimentos internacionais (técnica, científica). . . �Transações comerciais. . . �Garantia de coerência ao longo dos anos. . . �Coerência entre unidades simplificam equações da física. . .

As sete unidades de base do SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) http: //www. inmetro. gov. br/inovacao/publicacoes/si_versao_final. pd f

As sete unidades de base Grandeza �Comprimento �Massa �Tempo �Corrente elétrica �Temperatura �Intensidade luminosa �Quantidade de matéria unidade símbolo metro m quilograma kg segundo s ampere A kelvin K candela cd mol

O metro � 1793: décima milionésima parte do quadrante do meridiano terrestre � 1889: padrão de traços em barra de platina iridiada depositada no BIPM � 1960: comprimento de onda da raia alaranjada do criptônio � 1983: definição atual

O metro (m) �É o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo �Observações: �assume valor exato para a velocidade da luz no vácuo �depende da definição do segundo �incerteza atual de reprodução: 10 -12 m

Comparações. . . �Se o mundo fosse ampliado de forma que 10 -12 m se tornasse 1 mm: �um glóbulo vermelho teria cerca de 700 m de diâmetro. �o diâmetro de um fio de cabelo seria da ordem de 50 km. �A espessura de uma folha de papel seria algo entre 100 e 140 km. �Um fio de barba cresceria 2, 0 m/s.

O segundo (s) �é a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de Césio 133. �Observações: �Incerteza atual de reprodução: 10 -15 s

Comparações. . . �Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: �um avião a jato levaria pouco mais de 120 anos para percorrer 1 mm.

Comparações. . . �Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: �o tempo em que uma lâmpada de flash ficaria acesa seria da ordem de 30 anos.

Comparações. . . �Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: �uma turbina de dentista levaria cerca de 200 anos para completar apenas uma rotação.

Comparações. . . �Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: �um ser humano levaria cerca de 600 séculos para piscar o olho.

O quilograma (kg) Lavousier definiu em 1793 a unidade básica de massa, como sendo o peso de 1 decímetro cúbico de água a temperatura de fusão do gelo. Em 1799 foi definido como a massa de 1 litro de água a 4 o. C, que é quando essa se encontra mais densa.

O quilograma (kg) Em 1799 foi definido como a massa de 1 litro de água a 4 graus Celsius, que é quando essa se encontra mais densa. A partir dessa definição foi criado um cilindro de platina pura e foi batizado como o Quilograma dos arquivos n. Metrologia (slide 45)

O quilograma (kg) Em 1889 foi atualizado para um cilindro de platina e irídio. Desde então essa é a definição do quilograma e é chamado de IPK (International Prototype Kilogram) Le Grand K Big K n. Metrologia (slide 46)

BIPM 6 cópias n. Metrologia (slide 47)

O quilograma (kg) 40 cópias

O quilograma (kg)

O quilograma (kg) Das 7 unidades básicas, 4 delas depende do quilograma. mol, candela, ampere e o quilograma. E as derivações como: Newton, joule, volt e Watt

Nova definição da Massa Seria necessário recalibrar a Constante de Avogrado

Esfera de 1 kg de silício : 2, 25 x 1025 átomos Só a matéria prima custou 1 milhão de euros !!! E é considerado o objeto mais redondo do mundo. 1 isótopo de Silício 28 Será calculado o numero de átomos existente. Sendo de silício não há vazios nem deformações

Nova definição da Massa Poderá se dizer que 1 kg é igual a massa de 2, 25 x 1025 átomos de Silício 28

Nova definição da Massa: outra abordagem Recalibrar a Constante de Planck Utilizando a Balança de Watt

nhttp: //www. bipm. org/en/scientific/elec/watt_balance/wb_bipm. html

Nova definição da Massa São frentes complementares, uma pode validar a outra. E se forem capazes de registros em uma margem de erro abaixo de 20 microgramas Elas podem redefinir o quilograma até 2040. ASSISTA !! http: //www. youtube. com/watch? v=ZMBy. I 4 s-D-Y World's Roundest Object!

O quilograma (kg) �Hoje, o quilograma é igual à massa do protótipo internacional do quilograma. �incerteza atual de reprodução: 2. 10 -9 g �busca-se uma melhor definição. . . n. Metrologia (slide 57)

Comparações. . . �Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que 2. 10 -9 g se tornasse 1 g: �um mosquito 1, 5 kg

Comparações. . . �Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que 2. 10 -9 g se tornasse 1 g: �uma moeda de R$ 0, 01 teria 8 t

Comparações. . . �Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que 2. 10 -9 g se tornasse 1 g: �a quantidade de álcool em um drinque seria de 24 t

O ampère (A) �é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situados à distância de 1 metro entre si, no vácuo, produz entre estes condutores uma força igual a 2. 10 -7 newton por metro de comprimento. �incerteza atual de reprodução: 9. 10 -8 A

O kelvin (K) �O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é a fração 1/273, 16 da temperatura termodinâmica do ponto tríplice da água. �incerteza atual de reprodução: 3. 10 -1 K

A candela (cd) n é a intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de freqüência 540. 1012 hertz e cuja intensidade energética nesta direção é de 1/683 watt por esterradiano. n incerteza atual de reprodução: 10 -4 cd

O mol (mol) n é a quantidade de matéria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos átomos existem em 0, 012 quilograma de carbono 12. n incerteza atual de reprodução: 2. 10 -9 mol

As unidades suplementares

O radiano (rad) �É o ângulo central que subtende um arco de círculo de comprimento igual ao do respectivo raio. C C=R 1 rad R

ngulo Sólido R A = A/R 2

O esterradiano (sr) �É o ângulo sólido que tendo vértice no centro de uma esfera, subtende na superfície uma área igual ao quadrado do raio da esfera. �São exemplos de ângulo sólido: o vértice de um cone e o facho de luz de uma lanterna acesa. )

As unidades derivadas

Unidades derivadas Grandeza derivada Unidade derivada área volume velocidade aceleração velocidade angular aceleração angular massa específica intensidade de campo magnético densidade de corrente concentração de substância luminância metro quadrado metro cúbico metro por segundo ao quadrado radiano por segundo ao quadrado quilogramas por metro cúbico ampère por metro cúbico mol por metro cúbico candela por metro quadrado Símbolo m 2 m 3 m/s 2 rad/s 2 kg/m 3 A/m 3 mol/m 3 cd/m 2

Grandeza derivada freqüência força pressão, tensão energia, trabalho, quantidade de calor potência e fluxo radiante carga elétrica, quantidade de eletricidade diferença de potencial elétrico, tensão elétrica, força eletromotiva capacitância elétrica resistência elétrica condutância elétrica fluxo magnético indução magnética, densidade de fluxo magnético indutância fluxo luminoso iluminamento ou aclaramento atividade (de radionuclídeo) dose absorvida, energia específica Unidade derivada Símbolo Em unidades do SI Em termos das unidades base hertz newton pascal joule watt coulomb volt Hz N Pa J W C V N/m 2 N. m J/s W/A C/V V/A A/V s-1 m. kg. s-2 m-1. kg. s-2 m 2. kg. s-3 s. A m 2. kg. s-3. A farad ohm siemens weber tesla henry lumen lux becquer el gray F S Wb T H lm lx Bq Gy Sv V. S Wb/m 2 Wb/A cd/sr lm/m 2 J/kg -1 m-2. kg-1. s 4. A 2 m 2. kg. s-3. A -2 m-2. kg-1. s 3. A 2 m 2. kg. s-2. A -1 kg. s-2. A-1 m 2. kg. s-2. A -2 cd

Múltiplos e submúltiplos

Múltiplos e submúltiplos Fator Nome do prefixo Símbolo 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102 101 yotta zetta exa peta tera giga mega quilo hecto deca Y Z E P T G M k h da 10 -1 10 -2 10 -3 10 -6 10 -9 10 -12 10 -15 10 -18 10 -21 10 -24 deci centi mili micro nano pico femto atto zepto yocto d c m n p f a z y

Unidades em uso e unidades aceitas em áreas específicas

Unidades em uso com o SI Grandeza Unidade Símbolo Valor nas unidades do SI tempo ângulo volume massa pressão temperatur a minuto hora dia grau minuto segundo litro tonelada bar grau Celsius min h d ° ' " l, L t bar °C 1 min = 60 s 1 h = 60 min = 3600 s 1 d = 24 h 1° = ( /180) 1' = (1/60)° = ( /10 800) rad 1" = (1/60)' = ( /648 000) rad 1 L = 1 dm 3 = 10 -3 m 3 1 t = 103 kg 1 bar = 105 Pa °C = K - 273, 16

Unidades temporariamente em uso Grandeza Unidade comprimento velocidade milha náutica nó massa densidade linear tensão de sistema óptico pressão no corpo humano área carat tex dioptre milímetros de mercúrio are hectare ângstrom barn Símbolo tex Valor nas unidades do SI 1 milha náutica = 1852 m 1 nó = 1 milha náutica por hora = (1852/3600) m/s 1 carat = 2. 10 -4 kg = 200 mg 1 tex = 10 -6 kg/m = 1 mg/m 1 dioptre = 1 m-1 mm. Hg 1 mm Hg = 133 322 Pa a há Å b 1 a = 100 m 2 1 ha = 104 m 2 1 Å = 0, 1 nm = 10 -10 m 1 b = 10 -28 m 2

A grafia correta

Grafia dos nomes das unidades �Quando escritos por extenso, os nomes de unidades começam por letra minúscula, mesmo quando têm o nome de um cientista (por exemplo, ampere, kelvin, newton, etc. ), exceto o grau Celsius. �A respectiva unidade pode ser escrita por extenso ou representada pelo seu símbolo, não sendo admitidas combinações de partes escritas por extenso com partes expressas por símbolo.

O plural �Quando pronunciado e escrito por extenso, o nome da unidade vai para o plural (5 newtons; 150 metros; 1, 2 metros quadrados; 10 segundos). �Os símbolos das unidades nunca vão para o plural ( 5 N; 150 m; 1, 2 m 2; 10 s).

Os símbolos das unidades �Os símbolos são invariáveis, não sendo admitido colocar, após o símbolo, seja ponto de abreviatura, seja "s" de plural, sejam sinais, letras ou índices. �Multiplicação: pode ser formada pela justaposição dos símbolos se não causar ambiguidade (VA, k. Wh) ou colocando um ponto ou “x” entre os símbolos (m. N ou m x N) �Divisão: são aceitas qualquer das três maneiras exemplificadas a seguir: W/(sr. m 2) W. sr-1. m-2 W sr. m 2

Grafia dos números e símbolos �Em português o separador decimal deve ser a vírgula. �Os algarismos que compõem as partes inteira ou decimal podem opcionalmente ser separados em grupos de três por espaços, mas nunca por pontos. �O espaço entre o número e o símbolo é opcional. Deve ser omitido quando há possibilidade de fraude.

Alguns enganos �Errado �Km, Kg � �a grama � 2 hs, 15 seg � 80 KM � 250°K �um Newton �Correto �km, kg � m �o grama � 2 h, 15 s � 80 km/h � 250 K �um newton

Outros enganos

BIBLIOGRAFIA Albertazzi, A. , Souza, A. R. “Fundamentos Metrologia Cientifica e industrial”. 407 p. , Editora Manole, 2008. VIM 2012 - VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA http: //www. inmetro. gov. br/inovacao/publicacoes/vim_2012. pdf SI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES http: //www. inmetro. gov. br/inovacao/publicacoes/si_versao_final. pdf