MATCON I - Aula Pratica 2 - Conceitos Físicos

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Conceitos Físicos

Aula Prática

Materiais de Construção Civil I USJT

Tecnologia de Concreto e Aço

Conceitos Físicos

Massa

Conceito que a ciência utiliza para dizer quanto um material é mais ou menos inerte do que o outro. Desse modo, basta escolher um corpo cuja inércia seja adotada como inércia padrão (inércia de referência para todos os outros corpos) e teremos o corpo de massa padrão (massa de referência, a partir da qual se obterá a massa de todos os outros corpos).

O corpo adotado como padrão de inércia é um pequeno cilindro de platina iridiada (90% de platina e 10% de irídio), que fica guardado na França.

A massa desse cilindro padrão é o quilograma-padrão

Conceitos Físicos

Densidade

A densidade absoluta de uma substância é definida como a relação entre a sua massa e seu volume.

Densidade = Massa/Volume A densidade absoluta é também uma propriedade específica, isto é, cada substância pura tem uma densidade própria, que a identifica e a diferencia das

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Conceitos Físicos

Força

É uma ação capaz de colocar um corpo em movimento, de modificar o movimento de um corpo.

Uma força é formada pelos seguintes elementos: Ponto de aplicação

Sentido Direção Intensidade

Os equipamentos utilizados para medir a intensidade da força são chamados de dinamômetros.

Conceitos Físicos

Força

É uma ação capaz de colocar um corpo em movimento, de modificar o movimento de um corpo.

Uma força é formada pelos seguintes elementos: Ponto de aplicação

Sentido Direção Intensidade

Os equipamentos utilizados para medir a intensidade da força são chamados de dinamômetros.

Conceitos Físicos

Força

A intensidade da força pode ser medida em quilograma-força (kgf) ou Newton (N).

O quilograma-força mede a intensidade da força de gravidade que atua em 1 kg de massa do corpo em determinadas condições:

45º de latitude Ao nível do mar

Na prática, 1kgf é igual ao peso de um litro de água 1 kgf = 9,8 N

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Conceitos Físicos

Pressão

É a relação entre a força (F) aplicada perpendicularmente a uma superfície de área (A).

Pressão (P) = F/A

A unidade de pressão é o Pascal (Pa), que corresponde a N/m2_.

No dia a dia do laboratório, teremos que 1MPaé aproximadamente 10 kgf/cm2_.

Conceitos Físicos

Tensão x Deformação

Uma força é capaz de provocar uma deformação. A força distribuída na área resulta na tensão.

Dependendo do sentido de aplicação de uma força sobre um corpo-de-prova poderemos ter compressão axial, diametral, tração etc

Dependendo do material, as deformações geradas obedecem a regras características ou leis. É importante conhecer as regras, pois, através delas podemos esperar um determinado tipo de comportamento.

Conceitos Físicos

Diagrama Tensão x Deformação

Apresenta a relação entre estas duas grandezas através de uma linha definida em um gráfico xy, onde o eixo x, representa as deformações, e o eixo y, representa as tensões. .

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Conceitos Físicos

Diagrama Tensão x Deformação

Pode definir dois tipos de materiais Dúcteis

Frágeis

Conceitos Físicos

Diagrama Tensão x Deformação

Pode definir dois tipos de materiais Dúcteis

Frágeis

SISTEMAS DE UNIDADES

As unidades de medidas dimensionais

representam valores de referência, que

permitem:

Expressar as dimensões dos itens tratados

Confeccionar e, em seguida, controlar as

dimensões destes itens

A altura e o diâmetro são grandezas

Metro e milímetros são unidades

900m e 1500mm são medidas

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SISTEMAS DE UNIDADES

Unidades do Sistema Internacional (SI)

SISTEMAS DE UNIDADES

Unidades do Sistema Internacional (SI)

Metro

É o caminho percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299792458 de um segundo

Quilograma (kg)

É igual a massa do protótipo internacional, feito com um liga platina-irídio, dentro dos padrões de precisão e confiabilidade que a ciência permite

Segundo

É a duração de 9 192 631 770 períodos de radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do átomo césio -133, no estado fundamental.

SISTEMAS DE UNIDADES

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SISTEMAS DE UNIDADES

Unidades de uso permitido com as do

Sistema Internacional e Fatores de

Conversão

Unidades de uso permitido com as do

Sistema Internacional e Fatores de

Conversão

SISTEMAS DE UNIDADES

Grafias das Unidades

Prefixos do SI

SISTEMAS DE UNIDADES

Algarismos significativos

O resultado de uma medição expressa o valor de uma

grandeza física.

Dado o resultado de uma medição, os algarismos

significativos são todos aqueles contados, da

esquerda para a direita, a partir do primeiro algarismo

diferente de zero.

Ex: 45,30 cm – tem 4 algarismos significativos 0,0595cm - tem 3 algarismos significativos

Devemos atentar à resolução do equipamento, pois,

esta é a menor medida que o instrumento oferece.

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SISTEMAS DE UNIDADES

Resolução

A menor diferença entre indicações de um dispositivo

mostrador que pode ser significamente percebida.

Temos como exemplo uma régua do sistema métrico,

onde sua resolução e de 1 mm, visto que esta é a

menor indicação que ela apresenta.

No caso de uma balança digital a resolução seria a

menor massa que indicasse uma mudança no último

digito do visor.

SISTEMAS DE UNIDADES

Arredondamento

A menor diferença entre indicações de um dispositivo

mostrador que pode ser significamente percebida.

a) Se o primeiro algarismo da série a ser desprezada

for 0, 1, 2, 3 ou 4, o último algarismo da série a

permanecer ficará inalterado.

Arredondar o número 122,963 25 para um número com duas casas decimais.

O número arredondado é 122,96.

SISTEMAS DE UNIDADES

Arredondamento

b) Se o primeiro algarismo da série a ser desprezada

for 6, 7, 8 ou 9, acrescenta-se uma unidade ao ultimo

algarismo da série a permanecer.

Exemplo 2. Arredondar o número 42,347 17 para um número com duas casas decimais.

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SISTEMAS DE UNIDADES

Arredondamento

c) Se o primeiro algarismo da serie a ser desprezada

for 5, haverá duas soluções:

c.1) Se após o 5 (cinco) existir pelo menos um algarismo diferente de 0 (zero), procede-se como na alinea b.

Exemplo 3. Arredondar para décimos o número 54,251 72. O número arredondado é 54,3.

c.2) Se após o 5 somente existirem zeros ou nao existir nenhum algarismo, o ultimo algarismo da série a permanecer ficará inalterado se for par, e será acrescido de uma unidade se for impar.

Exemplo 4. Arredondar para décimos os números 544,850 00 e 32,350 00. O número 544,850 00, após o arredondamento ficará 544,8 e o número 32,350 00 será arredondado para 32,4.

Expressão dos Resultados

O resultado de uma medição e o valor atribuído a um

mesurando obtido por medição. É importante indicar

se este se refere a:

indicação,

ao resultado não corrigido,

ao resultado corrigido e se corresponde ao valor médio de varias medições.

Na expressão completa de um resultado de medição

inclui ainda informações sobre a incerteza de

medição.

Neste item convém estar atento aos requisitos de

cada norma aplicada.

Erros de Medição

Erro relativo

Erro da medição dividido por um valor verdadeiro da medição. Como o valor verdadeiro não pode ser determinado, na pratica se utiliza o valor verdadeiro convencional.

Erro aleatório

resultado de uma medição menos a média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurado efetuado sob condições de repetitividade. (pode apenas ser estimado)

Ex: erro de transcricao, instabilidade do equipamento, conhecimento / habilidade do operador, condicoes ambientais, calibracao errada, calculo errado, leitura errada, nao atencao aos detalhes, amostra errada, etc.

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Erros de Medição

Erro sistemático

É a média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurado, efetuadas sobre condições de repetitividade, menos o valor verdadeiro do mensurado. Isso indicaria o erro do aparelho de medição.

Na tentativa de minimizar esse erro, utiliza-se a correção, na qual se soma um valor ao resultado não corrigido de uma medição, ou o fator de correção, no qual se multiplica um fator numérico ao resultado não corrigido de uma medição. Ex: parâmetro errado, fórmula errada, método errado, erro sistemático do operador, falta de calibração, variação instrumental, etc.

Erros de Medição

Principais Fontes de Erros

Variação de Temperatura

Força de Medição

Forma da peça

Forma de contato

Habilidade do Operador

Estado de Conservação do Equipamento

Paralaxe

Quando os traços de uma escala principal e outra secundaria (nonio, por exemplo), estiverem em planos diferentes, e possível obter valores de leitura diferentes dependendo da direção de observação.

Incerteza de Medição

Definição

Parâmetro, associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamentalmente atribuídos a um mensurando. Indica genericamente a presença de erro em resultado. Significa que o resultado, real ou correto, deve situar-se dentro da faixa delimitada pela incerteza.

Se tratando de processo metrológico, podemos diferenciar dois tipos de incertezas:

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Incerteza de Medição

Incerteza Implícita

Não leva em conta a variabilidade do processo metrológico. É o erro implícito causado pela própria expressão numérica. O erro numérico é de ± meia unidade da ordem, correspondente ao último algarismo significativo. Exemplo

Ao apresentarmos simplesmente o número 10,97, sem maiores informações, significa estarmos admitindo haver uma incerteza implícita de ± 0,005 ao mesmo.

Esta asserção tem força jurídica e eventuais contendas serão em torno de valores entre 10,965 e 10,975, valores estes com 5 a.s. e, portanto, da ordem de 10 vezes mais precisos do que o apresentado.

Incerteza de Medição

Incerteza Explícita

Leva em conta a variabilidade do processo metrológico e é dada em função do desvio padrão (Sx).

Calibração e Ajustes de

Equipamentos

Calibração

Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição ou sistema de medição ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referencia, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões (VIM - 6.11).

A precisão de um instrumento varia em função do tempo, da temperatura e de muitos outros parâmetros. Para respeitar o sistema qualidade NBR ISO 9000, ou mais diretamente para os laboratórios a NBR ISO 17025, e necessário ter para cada instrumento um certificado de calibração válido.

O certificado de calibração é a garantia que as medições feitas no período de validade deste são consideradas "corretas".

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Calibração e Ajustes de

Equipamentos

Calibração

Calibrar permite-lhe:

Verificar se a capacidade de medição do instrumento está dentro dos padrões especificados.

Fazer ajustes para que o instrumento faça medidas dentro da gama de precisão definida nas especificações.

Fatores que Influenciam a calibração Periodicidade de Calibração

Condição ambiente onde eles são utilizados;

As diferenças alternativas no transporte para ser deslocado; O grau e a severidade das condições de utilização; O tipo de equipamento;

As recomendações dos fabricantes; A exatidão da medição pretendida.

Calibração e Ajustes de

Equipamentos

Calibração

Fatores que Influenciam a calibração Frequência de Recalibração

Condição ambiente onde eles são utilizados; A variedade de "operadores humanos";

As informações das tendências obtidas a partir dos relatórios anteriores das calibrações passadas;

A periodicidade e a qualidade das operações de calibração realizadas internamente;

A troca de componentes originais por similares; Os custos da calibração

As recomendações dos fabricantes dos instrumentos; A estimativa do grau ou da severidade das condições de utilização;

A influencia do ambiente.

Instrumentos de Medição

Escalas Métricas

Réguas Graduadas

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Instrumentos de Medição

Escalas Métricas

Paquímetros

Instrumentos de Medição

Manômetros

Manômetro de Mercúrio Manômetro Metálico

Balanças

De mola De prato Hidrostática Analítica Digital

Instrumentos de Medição

Recipientes Volumétricos

Provetas

Pipetas Bécker

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