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Conceitos Iniciais

Metrologia a cincia da medio. Trata dos conceitos bsicos, dos mtodos, dos erros e sua propagao, das unidades e dos padres envolvidos na quantificao de grandezas fsicas.

1Medies no dia-a-diaMetrologia (slide 2)Potncia da lmpadaTemperatura da geladeiraVolume de leiteTempo de cozimentoVelocidade do automvelPresso dos pneusVolume de combustvelQuantidade de arrozConsumo de energiaTamanho do peixeDimenses das peasRotao do motorHorrio do despertadorComprimento da cala2Importncia de medir"O conhecimento amplo e satisfatrio sobre um processo ou fenmeno somente existir quando for possvel medi-lo e express-lo atravs de nmeros". Lord Kelvin, 18833Exemplo de medio 1012342,4 unidadesmensurandoinstrumento de medioindicaounidade4Exemplo de medio 2tenso do gerador: 5,305 Vconstante do sistema de medio: 15,080 (km/h)/V velocidade: 5,305 V . 15,080 (km/h)/V = 80,0 km/h

5O que medir?Medir o procedimento experimental atravs do qual o valor momentneo de uma grandeza fsica (mensurando) determinado como um mltiplo e/ou uma frao de uma unidade, estabelecida por um padro, e reconhecida internacionalmente.6Algumas definiesMensurando o objeto da medio. a grandeza especfica submetida a medio.Indicao o valor de uma grandeza fornecido por um sistema de medio.Indicao direta o nmero mostrado pelo sistema de medio. A indicao direta pode ou no ser apresentada na unidade do mensurando.Metrologia (slide 7)7tenso do gerador: 5,305 Vconstante do sistema de medio: 15,080 (km/h)/V velocidade: 5,305 V . 15,080 (km/h)/V = 80,0 km/hindicao diretaindicao

mensurando8Medir para que?MonitorarObservar passivamente grandezas

ControlarObservar, comparar e agir para manter dentro das especificaes.

InvestigarDescobrir o novo, explicar, formular.9Medir para monitorar...Compra e venda de produtos e servios:consumo de gua, energia eltrica, taxmetro, combustveis, etc.

Sinais vitais:presso arterial, temperatura, nvel de colesterol

Atividades desportivas:desempenho, recordes

10Medir para monitorar...

11Medir para controlar...MedirCompararEspecificaesxxxx xxyyyy yyzzz z

Agir12Medir para controlar...

13Medir para controlar...Metrologia (slide 14)

pressoaltitudetemperaturarotavelocidade14Medir para investigar...Metrologia (slide 15)

15Medir para investigar...Pequenas diferenas nas medidas podem levar a concluses completamente diferentes.16Medir para investigar... CompreenderDescobertas cientficas, estudar fenmenos DominarValidar, know-how EvoluirMelhorar continuamente, expandir limites Inovar17Metrologia (slide 18)Idia invento oportunidade pesquisa aplicadaprocessos fabricaoensaiosprototipagemdesenvolvimentoproduodesignplano produoCQmarketingpatenteamentocertificaoProdutoServioInovador pesquisa aplicadaprocessos fabricaoensaiosprototipagemdesenvolvimentoproduoplano produoCQcertificaoOnde tem metrologia?Elementos da inovao tecnolgica18Medies geram errosSistema de mediomensurandoindicaoimperfeies do sistema de mediom definio do mensurandocondies ambientaisinfluncia do operador ERROSprocedimento de medioErrar inevitvel19Processo de medioresultado da mediodefinio do mensurandoprocedimento de mediocondies ambientaissistema de mediooperador

Diagrama de Ishikawa "Diagrama de Causa e Efeito" ou "Espinha-de-peixe" 20Resultado da medioSistema de mediomensurandoindicaoRB+ U- UVV21Resultado da medio a faixa de valores dentro da qual deve se situar o valor verdadeiro do mensurando.

Resultado base a estimativa do valor do mensurando que, acredita-se, mais se aproxime do seu valor verdadeiro. Incerteza da medio (U) o tamanho da faixa simtrica, e centrada em torno do resultado base, que delimita a faixa onde se situam as dvidas associadas medio.RM = (RB U) unidade22Pilares da MetrologiaMHonestidadeConhecimentoBom-senso23A linguagem da metrologiaAt 1995: Torre de BabelEm 10 de Maro de 1995:Portaria INMETRO n 029Vocabulrio de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia (VIM)Em sintonia com: ISO, BIPM, IEC, IFCC, IUPAC, IUPAP24Unidades de Medida e o Sistema Internacional de Unidades25MedirMedir o procedimento experimental atravs do qual o valor momentneo de uma grandeza fsica (mensurando) determinado como um mltiplo e/ou uma frao de uma unidade, estabelecida por um padro, e reconhecida internacionalmente.26Um pouco de histria das unidades de medida...27Um pouco de histria...O desenvolvimento da linguagem ...

A necessidade de contar ...

S os nmeros no bastam ...

Unidades baseadas na anatomia ...

28Metrologia (slide 29)

29O cbito do Fara Ramss II, o cbito real

30O p mdio da idade mdia

31Por que um nico sistema de unidades?32Importncia do SIClareza de entendimentos internacionais (tcnica, cientfica) ...

Transaes comerciais ...

Garantia de coerncia ao longo dos anos ...

Coerncia entre unidades simplificam equaes da fsica ...

33As sete unidades de base do

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

http://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/si_versao_final.pdf

34As sete unidades de baseGrandezaunidade smboloComprimentometromMassaquilogramakgTemposegundosCorrente eltricaampereATemperaturakelvinKIntensidade luminosacandelacdQuantidade de matriamolmol35O metro1793: dcima milionsima parte do quadrante do meridiano terrestre1889: padro de traos em barra de platina iridiada depositada no BIPM1960: comprimento de onda da raia alaranjada do criptnio1983: definio atual

36O metro (m) o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vcuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundoObservaes:assume valor exato para a velocidade da luz no vcuodepende da definio do segundoincerteza atual de reproduo: 10-12 m37Comparaes ...Se o mundo fosse ampliado de forma que 10-12 m se tornasse 1 mm:um glbulo vermelho teria cerca de 700 m de dimetro.o dimetro 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.38O segundo (s) a durao de 9 192 631 770 perodos da radiao correspondente transio entre os dois nveis hiperfinos do estado fundamental do tomo de Csio 133.Observaes:Incerteza atual de reproduo: 10-15 s39Comparaes ...Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10-15 s se tornasse 1 s:um avio a jato levaria pouco mais de 120 anos para percorrer 1 mm.

40Comparaes ...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 lmpada de flash ficaria acesa seria da ordem de 30 anos.

41Comparaes ...

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 rotao.42Comparaes ...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 sculos para piscar o olho.43O quilograma (kg)Lavousier definiu em 1793 a unidade bsica de massa, como sendo o peso de 1 decmetro cbico de gua a temperatura de fuso do gelo.

Em 1799 foi definido como a massa de 1 litro de gua a 4oC, que quando essa se encontra mais densa. Metrologia (slide 45)O quilograma (kg)Em 1799 foi definido como a massa de 1 litro de gua a 4 graus Celsius, que quando essa se encontra mais densa.

A partir dessa definio foi criado um cilindro de platina pura e foi batizado como o

Quilograma dosarquivosMetrologia (slide 46)O quilograma (kg)Desde ento essa a definio do quilograma e chamado de IPK (International Prototype Kilogram)

Le Grand K

Big K

Em 1889 foi atualizado para um cilindro de platina e irdio.Metrologia (slide 47)

6 cpiasBIPM

40 cpiasO quilograma (kg)

O quilograma (kg)O quilograma (kg)Das 7 unidades bsicas, 4 delas depende do quilograma.

mol, candela, ampere e o quilograma.

E as derivaes como:

Newton, joule, volt e Watt

Seria necessrio recalibrar a Constante de AvogradoNova definio da Massa

Esfera de 1 kg de silcio : 2,25 x 1025 tomosS a matria prima custou 1 milho de euros !!!E considerado o objeto mais redondo do mundo. Ser calculado o numero de tomos existente.Sendo de silcio no h vazios nem deformaes1 istopo de Silcio 28

Nova definio da MassaPoder se dizer que 1kg igual a massa de 2,25 x 1025 tomos de Silcio 28NA constante de avogrado definido como o nmero de tomos de carbono presente em 12 gramas do Carbono 1253Nova definio da Massa: outra abordagemRecalibrar a Constante de Planck

Utilizando a Balana de Watthttp://www.bipm.org/en/scientific/elec/watt_balance/wb_bipm.html

Nova definio da MassaSo 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 at 2040.

ASSISTA !!http://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-YWorld's Roundest Object!O quilograma (kg)Hoje, o quilograma igual massa do prottipo internacional do quilograma.incerteza atual de reproduo: 2 . 10-9 gbusca-se uma melhor definio ...Metrologia (slide 57)

57Comparaes ...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

58Comparaes ...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

59Comparaes ...

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 lcool em um drinque seria de 24 t60O ampre (A) a intensidade de uma corrente eltrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilneos, de comprimento infinito, de seo circular desprezvel, e situados distncia de 1 metro entre si, no vcuo, produz entre estes condutores uma fora igual a 2.10-7 newton por metro de comprimento.incerteza atual de reproduo: 9.10-8 A61O kelvin (K)O kelvin, unidade de temperatura termodinmica, a frao 1/273,16 da temperatura termodinmica do ponto trplice da gua.incerteza atual de reproduo: 3 . 10-1 K

62A candela (cd) a intensidade luminosa, numa dada direo, de uma fonte que emite uma radiao monocromtica de freqncia 540 . 1012 hertz e cuja intensidade energtica nesta direo de 1/683 watt por esterradiano.incerteza atual de reproduo: 10-4 cd63O mol (mol) a quantidade de matria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos tomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12.incerteza atual de reproduo: 2 . 10-9 mol64As unidades suplementares65O radiano (rad) o ngulo central que subtende um arco de crculo de comprimento igual ao do respectivo raio.CR1 radC = R66ngulo SlidoRA = A/R267O esterradiano (sr) o ngulo slido que tendo vrtice no centro de uma esfera, subtende na superfcie uma rea igual ao quadrado do raio da esfera. So exemplos de ngulo slido: o vrtice de um cone e o facho de luz de uma lanterna acesa.)68As unidades derivadas69Unidades derivadasGrandeza derivadaUnidade derivadaSmboloreavolumevelocidadeaceleraovelocidade angularacelerao angularmassa especficaintensidade de campo magnticodensidade de correnteconcentrao de substncialuminnciametro quadradometro cbicometro por segundometro por segundo ao quadradoradiano por segundoradiano por segundo ao quadradoquilogramas por metro cbicoampre por metroampre por metro cbicomol por metro cbicocandela por metro quadradom2m3m/sm/s2rad/srad/s2kg/m3A/mA/m3mol/m3cd/m270Grandeza derivadaUnidadederivadaSmboloEm unidadesdo SIEm termos dasunidades basefreqnciaforapresso, tensoenergia, trabalho, quantidade de calorpotncia e fluxo radiantecarga eltrica, quantidade de eletricidadediferena de potencial eltrico, tenso eltrica, fora eletromotivacapacitncia eltricaresistncia eltricacondutncia eltricafluxo magnticoinduo magntica, densidade de fluxo magnticoindutnciafluxo luminosoiluminamento ou aclaramentoatividade (de radionucldeo)dose absorvida, energia especficadose equivalentehertznewtonpascaljoulewattcoulombvolt

faradohmsiemensweberteslahenrylumenluxbecquerelgraysiervetHzNPaJWCV

FSWbTHlmlxBqGySvN/m2N . mJ/sW/AC/VV/AA/V

V . SWb/m2Wb/Acd/srlm/m2J/kgJ/kgs-1m . kg . s-2m-1 . kg . s-2m2 . kg . s-2m2 . kg . s-3s . Am2 . kg . s-3 . A-1

m-2 . kg-1 . s4 . A2m2 . kg . s-3 . A-2m-2 . kg-1 . s3 . A2m2 . kg . s-2 . A-1kg . s-2 . A-1m2 . kg . s-2 . A-2cdcd . m-2s-1m2 . s-2m2 . s-271Mltiplos e submltiplos72Mltiplos e submltiplosFatorNome do prefixoSmboloFatorNome do prefixoSmbolo 10241021101810151012109106103102101yottazettaexapetateragigamegaquilohectodecaYZEPTGMkhda10-110-210-310-610-910-1210-1510-1810-2110-24decicentimilimicronanopicofemtoattozeptoyoctodcmnpfazy73Unidades em uso e unidades aceitas em reas especficas74Unidades em uso com o SIGrandezaUnidadeSmboloValor nas unidades do SItempo

ngulo

volumemassapressotemperaturaminutohoradiagrauminutosegundolitrotoneladabargrau Celsiusminhd'"l, LtbarC1 min = 60 s1 h = 60 min = 3600 s1 d = 24 h1 = (/180)1' = (1/60) = (/10 800) rad1" = (1/60)' = (/648 000) rad1 L = 1 dm3 = 10-3 m31 t = 103 kg1 bar = 105 PaC = K - 273,1675Unidades temporariamente em usoGrandezaUnidadeSmboloValor nas unidades do SIcomprimentovelocidade

massadensidade lineartenso de sistema pticopresso no corpo humanoreareacomprimentoseo transversalmilha nutican

carattexdioptre

milmetros de mercrioarehectarengstrombarntex

mmHg

ahb1 milha nutica = 1852 m1 n = 1 milha nutica por hora = (1852/3600) m/s1 carat = 2 . 10-4 kg = 200 mg1 tex = 10-6 kg/m = 1 mg/m1 dioptre = 1 m-1

1 mm Hg = 133 322 Pa

1 a = 100 m21 ha = 104 m21 = 0,1 nm = 10-10 m1 b = 10-28 m276A grafia correta77Grafia dos nomes das unidadesQuando escritos por extenso, os nomes de unidades comeam por letra minscula, mesmo quando tm 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 smbolo, no sendo admitidas combinaes de partes escritas por extenso com partes expressas por smbolo.78O pluralQuando pronunciado e escrito por extenso, o nome da unidade vai para o plural (5 newtons; 150 metros; 1,2 metros quadrados; 10 segundos).

Os smbolos das unidades nunca vo para o plural ( 5N; 150 m; 1,2 m2; 10 s).79Os smbolos das unidadesOs smbolos so invariveis, no sendo admitido colocar, aps o smbolo, seja ponto de abreviatura, seja "s" de plural, sejam sinais, letras ou ndices.Multiplicao: pode ser formada pela justaposio dos smbolos se no causar ambiguidade (VA, kWh) ou colocando um ponto ou x entre os smbolos (m.N ou m x N)Diviso: so aceitas qualquer das trs maneiras exemplificadas a seguir:W/(sr.m2) W.sr-1.m-2Wsr.m280Grafia dos nmeros e smbolosEm portugus o separador decimal deve ser a vrgula.Os algarismos que compem as partes inteira ou decimal podem opcionalmente ser separados em grupos de trs por espaos, mas nunca por pontos.O espao entre o nmero e o smbolo opcional. Deve ser omitido quando h possibilidade de fraude.81Alguns enganosErradoKm, Kga grama2 hs, 15 seg80 KM250Kum NewtonCorretokm, kgmo grama2 h, 15 s80 km/h250 Kum newton82Uso CorretoExemplos de uso incorretoParakmKm, km., KM, kms, K, kkilometermM, m.metermmMm, mm., MMmillimeterL or lL., l.litermL or mlML, Ml, mL., ml., mlsmilliliterkgKG, KG., Kg, Kg., kgr, kgs, kilokilogramgG, G., g., gr, gm, GR, GM, GRM, grmsgramgmcg1microgramhhr, hrs, HR, h., HR., HRS.hourssec, S, SEC, sec., s., S.secondcm3cccubic centimeterkm/hKPH, kph, kmph, km/hrkilometer per hourkHzKHz, KHZ, KhzkilohertzMHzMHZ, MhzmegahertzhPaHPa, HPA, Hpa, mbhectopascalkPaKPa, KPA, KpakilopascalCC, deg C, C, Cdegree CelsiusKK, deg KkelvinOutros enganos

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92 Albertazzi, A., Souza, A. R. Fundamentos Metrologia Cientifica e industrial. 407p., Editora Manole, 2008.VIM 2012 -VOCABULRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIAhttp://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf

SI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADEShttp://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/si_versao_final.pdf

BIBLIOGRAFIA