Fisica experimental 1 - MIcrometro

OBJETIVOS

Os objetivos da experiência realizada no dia 05/11/2014 são:

• Obter aprendizado com a utilização do micrômetro
• Executar a medição de comprimento das duas peças (Latão e Alumínio) em 6 arestas aleatórias.
• Medir a massa das duas peças (Latão e Alumínio), posicionando cada peça em 6 lugares diferentes na balança digital.
• Aplicar as formulas sobre o calculo das incertezas para analisar os resultados das duas peças e apresentar conforme a teoria de erros.
• Comparar os valores obtidos no experimento com os valores teóricos buscados em outras referencias, de acordo com o calculo da densidade das duas peças.

Para alcançar esses objetivos realizaremos varias medições utilizando um micrômetro analógico e uma balança digital para validar a precisão dos resultados, aproximando os resultados obtidos dos resultados calculados teoricamente.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

Um dos procedimentos fundamentais da física é a medição de dados para a validação de erros e incertezas. A medição de uma grandeza física, como o comprimento, pode ser muito simples, mas também pode constituir em uma difícil tarefa. A diferença entre uma e outra esta na precisão . A necessidade de técnicas de medidas cada vez mais exatas, fez com que o ser humano sempre estivesse em busca de novos meios, de novos métodos e novos instrumentos de medição. Profissionais como engenheiros, técnicos ou arquitetos precisam de detalhes e precisão em seus projetos e para isso é preciso usar um aparelho adequado. Para medições com maior precisão podemos utilizar o paquímetro, anteriormente estudado. Porém, para uma precisão ainda maior, utilizaremos o micrômetro.

MICRÔMETRO

Os micrômetros são instrumentos de medição de comprimentos vastamente utilizados na área metrológica. É um instrumento de alta precisão, que pode ser utilizado nas medidas de espessuras de chapas, diâmetros de fios, diâmetros de pequenas esferas. Obtêm-se com ele, medidas rigorosas sendo capaz de analisar até mesmo a milésima parte do metro. O micrômetro mede peças com maior exatidão do que um paquímetro, pois, apesar de ambos medirem com a mesma quantidade de algarismos significativos, as medidas feitas com o micrômetro tem uma sensibilidade menor do que as feitas com o paquímetro, assim, o micrômetro mede com maior eficiência as frações de milímetro. Os principais componentes do micrômetro estão mostrados na figura 1.

[pic 1]

Figura 1: Principais componentes de um micrômetro sem nônio

Definição de alguns dos principais componentes do micrometro:

• Batente: uma esfera física;
• Fuso: uma espera móvel;

(entre as quais são colocados as peças que se quer medir)

• Bainha: graduada em milímetros inteiros na parte superior e em meios milímetros na parte inferior;
• Tambor: graduada de forma circular, em geral, com 50 divisões;
• Catraca: a qual tem a finalidade de encostar, com a pressão adequada, a espera móvel na peça as ser medida.

FUNCIONAMENTO

O princípio de funcionamento do micrômetro assemelha-se ao do sistema parafuso e porca. Assim, há uma porca fixa e um parafuso móvel que provocam um descolamento possibilitando o encaixe de vários objetos para sua medição. Uma volta completa (360º) do tambor faz a espera móvel aproximar-se ou afastar-se da espera fixa uma distância correspondente a um passo do parafuso micrométrico. Frações de uma volta são registradas na graduação do tambor, assim, pode-se medir com exatidão a fração da medida a qual é menos do que 0,5 mm (resolução da bainha).

LEITURA DE UM MICRÔMETRO SEM NÔNIO

Grande quantidade dos micrômetros não possui nônio obrigando assim a todos que os utilizam a fazer leitura por estimativa. Portanto:

1º passo: leitura dos milímetros na escala principal ou da bainha

2º passo: leitura dos meios milímetros, na parte inferior da escala principal

3º passo: leitura dos centésimos de milímetros na escala do tambor

4º passo: estimativa dos milésimos de milímetros na escala do tambor

 RESOLUÇÃO

O micrômetro possui três resoluções, ou seja, a da bainha, a do tambor e a do nônio dadas pelas seguintes expressões:

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Micrômetro sem nônio

A resolução nesse caso é a própria resolução do tambor:

[pic 5]

Se a capacidade do micrômetro é de  e a bainha possui  divisões, então:[pic 6][pic 7]

[pic 8]

Como tambor possui  divisões, então:[pic 9]

[pic 10]

Portanto, ao girar o tambor, cada divisão provocará um deslocamento de  no fuso micrométrico, conforme mostra a figura .[pic 11][pic 12]

[pic 13]

Figura 2

INCERTEZA INSTRUMENTAL

Por mais modernos que sejam os instrumentos sempre apresentam um grau de erro, que deve ser estimado antes de se tirar conclusões sobre as medições feitas nos experimentos. Essa estimativa é chamada de incerteza total, que é composta por incerteza instrumental e incerteza aleatória.