Conceitos Iniciais Metrologia é a ciência da medição. Trata dos conceitos básicos, dos métodos, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões.

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1 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. Metrologia (slide 1)

2 Medições no dia-a-dia Potência da lâmpada Horário do despertador
Comprimento da calça Tempo de cozimento Volume de leite Volume de combustível Temperatura da geladeira Velocidade do automóvel Pressão dos pneus Consumo de energia Dimensões das peças Rotação do motor Tamanho do peixe Quantidade de arroz Metrologia (slide 2)

3 Importância de medir "O conhecimento amplo e satisfatório sobre um processo ou fenômeno somente existirá quando for possível medi-lo e expressá-lo através de números". Lord Kelvin, 1883 Metrologia (slide 3)

4 instrumento de medição
Exemplo de medição 1 mensurando indicação 2,4 unidades unidade 1 2 3 4 instrumento de medição Metrologia (slide 4)

5 Exemplo de medição 2 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 Metrologia (slide 5)

6 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. Metrologia (slide 6)

7 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. Metrologia (slide 7)

8 constante do sistema de medição: 15,080 (km/h)/V
mensurando indicação direta tensão do gerador: 5,305 V constante do sistema de medição: 15,080 (km/h)/V indicação velocidade: 5,305 V . 15,080 (km/h)/V = 80,0 km/h Metrologia (slide 8)

9 Medir para que? Monitorar Controlar Investigar
Observar passivamente grandezas Controlar Observar, comparar e agir para manter dentro das especificações. Investigar Descobrir o novo, explicar, formular. Metrologia (slide 9)

10 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 Metrologia (slide 10)

11 Medir para monitorar... Metrologia (slide 11)

12 Medir para controlar... Medir Comparar Agir Especificações xxxx ± xx
yyyy ± yy zzz ± z Medir Comparar Agir Metrologia (slide 12)

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

14 Medir para controlar... rota pressão altitude temperatura velocidade
Metrologia (slide 14)

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

16 Medir para investigar... Pequenas diferenças nas medidas podem levar a conclusões completamente diferentes. Metrologia (slide 16)

17 Medir para investigar... Compreender Dominar Evoluir Inovar
Descobertas científicas, estudar fenômenos Dominar Validar, know-how Evoluir Melhorar continuamente, expandir limites Inovar Metrologia (slide 17)

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

19 Medições geram erros Errar é inevitável má definição do mensurando
imperfeições do sistema de medição mensurando Sistema de medição indicação ± ERROS procedimento de medição influência do operador condições ambientais Metrologia (slide 19)

20 Processo de medição definição do mensurando procedimento 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 Metrologia (slide 20)

21 Resultado da medição mensurando Sistema de medição indicação - U RB
VV Metrologia (slide 21)

22 Resultado da medição RM = (RB ± U) unidade
É a faixa de valores dentro da qual deve se situar o valor verdadeiro do mensurando. 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. RM = (RB ± U) unidade Metrologia (slide 22)

23 Pilares da Metrologia M Conhecimento Honestidade Bom-senso
Metrologia (slide 23)

24 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, IUPAC, IUPAP Metrologia (slide 24)

25 Unidades de Medida e o Sistema Internacional

26 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. Metrologia (slide 26)

27 Um pouco de história das unidades de medida...

28 Um pouco de história... O desenvolvimento da linguagem ...
A necessidade de contar ... Só os números não bastam ... Unidades baseadas na anatomia ... Metrologia (slide 28)

29 Metrologia (slide 29)

30 O cúbito do Faraó Ramsés II, o cúbito real
Metrologia (slide 30)

31 O pé médio da idade média
Metrologia (slide 31)

32 Na Bíblia Gênesis 6:13 Então disse Deus a Noé: E desta maneira a farás: De trezentos côvados o comprimento da arca, e de cinquenta côvados a sua largura, e de trinta côvados a sua altura. Farás na arca uma janela, e de um côvado a acabarás em cima; e a porta da arca porás ao seu lado; far-lhe-ás andares, baixo, segundo e terceiro. Côvado romano = 0,445 m Samuel 17 Então saiu do arraial dos filisteus um campeão, cujo nome era Golias, de Gate, que tinha de altura seis côvados e um palmo. Aproximadamente 2,89 m

33 Por que um único sistema de unidades?

34 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 ... Metrologia (slide 34)

35 As sete unidades de base do SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

36 As sete unidades de base
Grandeza unidade símbolo Comprimento metro m Massa quilograma kg Tempo segundo s Corrente elétrica ampere A Temperatura kelvin K Intensidade luminosa candela cd Quantidade de matéria mol mol Metrologia (slide 36)

37 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 Metrologia (slide 37)

38 Metrologia (slide 38)

39 O metro (m) É o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante um intervalo de tempo de 1/ de segundo Observações: assume valor exato para a velocidade da luz no vácuo depende da definição do segundo incerteza atual de reprodução: m Metrologia (slide 39)

40 Comparações ... Se o mundo fosse ampliado de forma que 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. Metrologia (slide 40)

41 O segundo (s) é a duração de períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de Césio 133. Observações: Incerteza atual de reprodução: s Metrologia (slide 41)

42 Comparações ... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que s se tornasse 1 s: um avião a jato levaria pouco mais de 120 anos para percorrer 1 mm. Metrologia (slide 42)

43 Comparações ... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que s se tornasse 1 s: o tempo em que uma lâmpada de flash ficaria acesa seria da ordem de 30 anos. Metrologia (slide 43)

44 Comparações ... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que s se tornasse 1 s: uma turbina de dentista levaria cerca de 200 anos para completar apenas uma rotação. Metrologia (slide 44)

45 Comparações ... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que s se tornasse 1 s: um ser humano levaria cerca de 600 séculos para piscar o olho. Metrologia (slide 45)

46 O quilograma (kg) é igual à massa do protótipo internacional do quilograma. incerteza atual de reprodução: g busca-se uma melhor definição ... Metrologia (slide 46)

47 Serão melhoradas as definições do Ampère, do mol e da Candela.
Nova definição da Massa Desde 1889 , o protótipo do kilograma variou 50 microgramas (equivalente a um minúsculo grão de areia) A idéia é basear em uma constante física fundamental, a constante de Planck. h = 6, X x 10−34 s−1 m2 kg , que é igual a J s Serão melhoradas as definições do Ampère, do mol e da Candela.

48 Comparações ... Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que g se tornasse 1 g: um mosquito 1,5 kg Metrologia (slide 48)

49 Comparações ... Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que g se tornasse 1 g: uma moeda de R$ 0,01 teria 8 t Metrologia (slide 49)

50 Comparações ... Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que g se tornasse 1 g: a quantidade de álcool em um drinque seria de 24 t Metrologia (slide 50)

51 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 newton por metro de comprimento. incerteza atual de reprodução: A Metrologia (slide 51)

52 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: K Metrologia (slide 52)

53 A candela (cd) é a intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de freqüência hertz e cuja intensidade energética nesta direção é de 1/683 watt por esterradiano. incerteza atual de reprodução: 10-4 cd Metrologia (slide 53)

54 O mol (mol) é a quantidade de matéria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos átomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12. incerteza atual de reprodução: mol Metrologia (slide 54)

55 As unidades suplementares

56 O radiano (rad) É o ângulo central que subtende um arco de círculo de comprimento igual ao do respectivo raio. C 1 rad C = R R Metrologia (slide 56)

57 Ângulo Sólido R A   = A/R2 Metrologia (slide 57)

58 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.) Metrologia (slide 58)

59 As unidades derivadas

60 Unidades derivadas Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo 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 metro por segundo ao quadrado radiano por segundo radiano por segundo ao quadrado quilogramas por metro cúbico ampère por metro ampère por metro cúbico mol por metro cúbico candela por metro quadrado m2 m3 m/s m/s2 rad/s rad/s2 kg/m3 A/m A/m3 mol/m3 cd/m2 Metrologia (slide 60)

61 energia, trabalho, quantidade de calor potência e fluxo radiante
Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo Em unidades do SI Em termos das unidades base 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 dose equivalente hertz newton pascal joule watt coulomb volt farad ohm siemens weber tesla henry lumen lux becquerel gray siervet Hz N Pa J W C V F  S Wb T H lm lx Bq Gy Sv N/m2 N . m J/s W/A C/V V/A A/V V . S Wb/m2 Wb/A cd/sr lm/m2 J/kg s-1 m . kg . s-2 m-1 . kg . s-2 m2 . kg . s-2 m2 . kg . s-3 s . A m2 . kg . s-3 . A-1 m-2 . kg-1 . s4 . A2 m2 . kg . s-3 . A-2 m-2 . kg-1 . s3 . A2 m2 . kg . s-2 . A-1 kg . s-2 . A-1 m2 . kg . s-2 . A-2 cd cd . m-2 m2 . s-2 Metrologia (slide 61)

62 Múltiplos e submúltiplos

63 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 Metrologia (slide 63)

64 Unidades em uso e unidades aceitas em áreas específicas

65 Unidades em uso com o SI Grandeza Unidade Símbolo
Valor nas unidades do SI tempo ângulo volume massa pressão temperatura minuto hora dia grau segundo litro tonelada bar grau Celsius min h d ' " l, L t °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)' = (/ ) rad 1 L = 1 dm3 = 10-3 m3 1 t = 103 kg 1 bar = 105 Pa °C = K - 273,16 Metrologia (slide 65)

66 Unidades temporariamente em uso
Grandeza Unidade Símbolo Valor nas unidades do SI comprimento velocidade massa densidade linear tensão de sistema óptico pressão no corpo humano área seção transversal milha náutica nó carat tex dioptre milímetros de mercúrio are hectare ângstrom barn mmHg a há Å b 1 milha náutica = 1852 m 1 nó = 1 milha náutica por hora = (1852/3600) m/s 1 carat = kg = 200 mg 1 tex = 10-6 kg/m = 1 mg/m 1 dioptre = 1 m-1 1 mm Hg = Pa 1 a = 100 m2 1 ha = 104 m2 1 Å = 0,1 nm = m 1 b = m2 Metrologia (slide 66)

67 A grafia correta

68 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. Metrologia (slide 68)

69 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 ( 5N; 150 m; 1,2 m2; 10 s). Metrologia (slide 69)

70 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, kWh) 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.m2) W.sr-1.m-2 W sr.m2 Metrologia (slide 70)

71 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. Metrologia (slide 71)

72 Alguns enganos Errado Correto Km, Kg  a grama 2 hs, 15 seg 80 KM
um Newton Correto km, kg m o grama 2 h, 15 s 80 km/h 250 K um newton Metrologia (slide 72)

73 Outros enganos Metrologia (slide 73)

74 Metrologia (slide 74)

75 Metrologia (slide 75)

76 Metrologia (slide 76)

77 Metrologia (slide 77)

78 Metrologia (slide 78)

79 Metrologia (slide 79)

80 Metrologia (slide 80)

81 Metrologia (slide 81)

82 BIBLIOGRAFIA VIM 2012 - VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA
 Albertazzi, A., Souza, A. R. “Fundamentos Metrologia Cientifica e industrial”. 407p., Editora Manole, 2008. VIM  VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA SI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Metrologia (slide 82)