Metrologia

INTRODUÇÃO

Metrologia, palavra de origem grega (metron, medida; logos, tratado), é a ciência dos pesos e medidas ou, se quiser, a ciência da instrumentação e das medidas com ela realizadas. Atualmente, porém, esta designação está mais intimamente ligada ao domínio das medidas de alta exatidão.

O objetivo central da Metrologia é a determinação do valor numérico de uma grandeza mensurável. Para tal ter-se-á de executar um conjunto de operações, medida ou medição, utilizando dispositivos apropriados, aparelhos ou instrumentos de medida ou de medição. O conceito de grandeza mensurável é aplicável a todo e qualquer atributo de um fenómeno, corpo ou substância susceptível de ser caracterizado qualitativa e quantitativamente. Embora a medida de algumas grandezas físicas elementares tenha sido iniciada há milhares de anos, pode-se dizer que só no século XVI com os trabalhos do polaco Nicolau Copérnico (1473-1543) e especialmente do dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601), nasce a ciência e a medida como tal. Esta, ao constituir meio privilegiado de contato com a realidade, será sempre fundamental na evolução, quer da ciência quer, naturalmente, da tecnologia. De facto, se é certo que a validação de qualquer teoria ou lei física passa obrigatoriamente pela comparação entre os resultados por elas previstos e aqueles que se obtêm por medidas envolvendo os fenómenos em questão, é igualmente verdade que as novas teorias físicas conduzem, por norma, quer ao desenvolvimento de novos instrumentos de medida, quer de novas tecnologias, ambos propiciadores de melhores condições experimentais.

A evolução da capacidade de "olhar" a realidade conduz naturalmente à detecção de fenómenos não explicáveis satisfatoriamente no contexto teórico aceite num determinado momento; a concepção de novas teorias torna-se por isso imperiosa, fechando-se assim um ciclo que constitui a essência da evolução científica.

É a possibilidade de comprovar experimentalmente uma teoria que distingue a ciência da filosofia. Copérnico, ao procurar verificar a sua teoria das trajetórias dos planetas (heliocêntrica, composição circular) deu o passo decisivo na passagem das teorias filosóficas, que sobre o assunto vinham sido defendidas e aceites desde Platão e outros filósofos gregos, para as teorias científicas; foi a lucidez de espírito e o trabalho experimental desenvolvido durante mais de duas décadas por Tycho Brahe no seu observatório de Uraniborg que

conduziram o seu assistente, então em Praga, o alemão Johann Kepler (1571-1630), não só à rejeição das teorias então existentes mas, e sobretudo, à concepção de uma nova teoria. Brahe não só desenvolveu meios de medida de ângulos extremamente fiáveis para a época, como também procedeu à sua calibração de modo a poder aumentar a exatidão das suas medidas (2'). Foi a confiança de Kepler nessa exatidão que o levou a considerar que os 8' que existiam de diferença entre a trajetória de Marte medida e a melhor 1.4 previsão baseada nas teorias de Copérnico e de Ptolomeu (150 A.C.) eram denunciadores da não validade destas.

Os exemplos da importância da medida na evolução científica são inumeráveis. Será, no entanto de referir o papel que a Óptica tem nesse contexto desempenhado. Os resultados experimentais obtidos com dispositivos como o telescópio, o microscópio e o espectroscópio estão na base quer da comprovação quer da elaboração de teorias nos mais variados domínios, nomeadamente do cosmos, das partículas e da biologia molecular. Estas são, aliás, algumas das áreas de ponta no que diz respeito à investigação, a que não será certamente estranha a perene curiosidade do ser humano em relação à sua origem e constituição. Todas elas dependem significativamente do desenvolvimento da instrumentação e das técnicas de medida.

A medida de grandezas físicas elementares começou por ser uma arte. Atualmente, e embora muitos aspectos impliquem ainda uma sensibilidade especial, a arte tem vindo a ser progressivamente substituída pela técnica. Também os instrumentos de medida, inicialmente delicados e por vezes pouco fiáveis, têm vindo a dar lugar a outros mais robustos e mais precisos. O desenvolvimento da electrónica, primeiro do vazio e posteriormente do estado sólido, foi decisivo nas mudanças verificadas. Os instrumentos suportados em componentes electrónicos permitiram, a partir de 1930, a sua utilização na indústria, com evidentes repercussões não só nos processos de fabrico, mas também em toda a filosofia de vida de muitos povos. Ao falar-se em medida não se pode deixar de associar a noção de exatidão, isto é, a possibilidade de conhecer com rigor o valor da grandeza desconhecida. Se a importância da execução de medidas com exatidão no desenvolvimento teórico já foi anteriormente referida, será fundamental mencionar outro aspecto não menos relevante dessa característica da medida: o desenvolvimento da engenharia, isto é, da aplicação da ciência às necessidades humanas. Uma infinidade de produtos que fazem parte do quotidiano de um ser humano está

suportado na possibilidade de execução de uma produção controlada, que implica medidas rigorosas de diversos parâmetros e grandezas físicas.

Para, além disso, a realização de ações envolvendo aspectos técnicos ou tecnológicos críticos está geralmente dependente, direta ou indiretamente, de instrumentos e métodos de medida de elevada exatidão. Um exemplo apenas, mas este bem eloquente: o módulo lunar utilizado na missão Apolo 11, que pela primeira vez permitiu a um ser humano o contato físico com o solo daquele satélite da Terra, dispunha nos seus tanques, na altura da alunagem, de combustível para apenas mais 10 s de funcionamento dos seus motores. Só um controle rigoroso, uma temporização apertada de toda a missão e um conhecimento experimental das condições em que ela iria e estava a decorrer permitiram minimizar a quantidade de carburante a transportar e, portanto, maximizar o peso da restante carga útil a incluir no módulo.

DEFINIÇÃO E OBJETIVO

A Organização Internacional de Metrologia Legal - OIML descreve o termo "Metrologia Legal" como: parte da metrologia que trata das unidades de medida, métodos de medição e instrumentos de medição em relação às exigências técnicas e legais obrigatórias, as quais têm o objetivo de assegurar uma garantia pública do ponto de vista da segurança e da exatidão das medições.

A Metrologia Legal permeia todos os níveis e setores de uma nação desenvolvida. Durante a sua vida as pessoas terão contato com um grande número de instrumentos