Posts Tagged ‘Grandeza física’

O Densímetro: Veja para que serve!

9 de novembro de 2015

densimetros

Como o próprio nome diz, o densímetro serve para medir a grandeza densidade, que é a relação entre o peso e o volume de um corpo. O densímetro é usado nos laboratórios, na indústria e no comércio! Sim, também no comércio, e já veremos como.

O tipo mais comum de densímetro é aquele formado por um bulbo de vidro fechado, cuja base contém um lastro de chumbo granulado. O lastro fica preso por um lacre de resina. Uma haste com uma escala graduada em gramas por mililitros (g/ml) completa o instrumento. Esse tipo de densímetro funciona segundo o “Princípio de Arquimedes”. Existem outras maneiras de medir densidade, como densímetros eletrônicos, medidores mássicos por efeito coriolis e até picnômetros.

Para medir a densidade com um densímetro comum, o líquido é colocado numa proveta onde o instrumento é mergulhado. Usa-se também um termômetro, pois o valor da densidade depende da temperatura. A leitura é feita no ponto onde a escala graduada é tocada pela superfície do líquido. Veja a ilustração a seguir:

densimetria

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Para um mesmo líquido pode ser necessário o uso de densímetros com diferentes escalas, pois estas costumam ter uma amplitude de apenas 0,050 g/ml. Para o álcool hidratado carburante (etanol), por exemplo, usa-se um densímetro com graduação de 0,7500 g/ml até 0,8000 g/ml e outro de 0,8000 g/ml até o,8500 g/ml.  É que a densidade mínima admitida para o produto à 20°C é de 0,8075 g/ml (93,8º INPM), e a máxima é de 0,8110 (92,6º INPM).

Ou seja, é pela densidade que a qualidade do etanol é avaliada, e é no comércio de combustíveis que o densímetro aparece! Quem já foi a um posto e observou uma bomba fornecendo etanol, viu um densímetro em plena atividade. Esse instrumento é chamado de densímetro termocompensado e a sua presença na bomba é obrigatória, pois através dele é possível verificar se o produto foi adulterado (com o acréscimo de água, por exemplo) ou permanece íntegro.

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Acima, à esquerda da ilustração, separamos o densímetro propriamente dito do estojo que o abriga (que consiste de um copo condensador, de material transparente, e de um sistema de entrada e saída de etanol). À direita temos o conjunto completo. Quando em operação, o densímetro permanece flutuando dentro do copo por onde o etanol passa. Note, também, as instruções ao consumidor sobre como interpretar a posição do densímetro em relação ao líquido.

Os densímetros só podem ser utilizados se passarem por verificação metrológica. O IPEM-SP verifica vários tipos de densímetro em seus laboratórios, inclusive o densímetro termocompensado para etanol.

Dia Mundial da Metrologia!

20 de maio de 2014
Interpretação artística do Padrão Internacional do Quilograma, adotado pela Convenção do Metro e válido ainda hoje.

Interpretação artística do Padrão Internacional do Quilograma adotado pela Convenção do Metro.

A metrologia também tem o seu Dia Mundial: 20 de maio! Nesse dia do ano de 1875, na França, foi assinada a Convenção do Metro!

Dezessete países resolveram criar uma estrutura administrativa e técnica para uniformizar as medições nos países participantes, baseadas no Sistema Métrico Decimal. Em 1799 a Academia Francesa de Ciências havia concluído a tarefa de criar um sistema de medir baseado em “constantes naturais”, ou seja, não arbitrárias. Esse sistema ficou conhecido como Sistema Métrico. A estrutura criada pela Convenção do Metro teve a seguinte organização:

Conferencia Geral de Pesos e Medidas (CGPM): Formada por delegados oficiais dos países membros, a CGPM é  a maior autoridade metrológica internacional. Decide questões importantes como, por exemplo, a adoção de novos conceitos físicos para padrões metrológicos.

Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM): Composto por cientistas e metrologistas, o CIPM executa as decisões da CGPM e é responsável pela supervisão do Bureau Internacional de Pesos e Medidas.

Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM): É o órgão técnico da estrutura. Desenvolve pesquisas e normas metrológicas e abrigava os primeiros padrões primários internacionais. Desses antigos padrões apenas o quilograma permanece como referência nos dias de hoje, pois com o desenvolvimento tecnológico e a adoção do Sistema Internacional – SI, os demais padrões foram sendo substituídos por conceitos de física.

Dom Pedro II, a quem devemos a adesão do Brasil à Convenção do Metro.

Dom Pedro II, a quem devemos a adesão do Brasil à Convenção do Metro.

Curiosamente, dente os 17 primeiros países a assinar a Convenção do Metro estava o Brasil! Não é surpreendente? Acontece que Dom Pedro II era um erudito profundamente interessado em ciência e tecnologia, sempre preocupado em inserir o Brasil no cenário internacional. Infelizmente, os contemporâneos de Dom Pedro II não eram tão vanguardistas quanto ele. Os governos republicanos que o sucederam não ratificaram a adesão do país à Convenção do Metro, o que só foi feito definitivamente em 1953! Por esse motivo, o Brasil perdeu a chance de figurar entre as primeiras nações a adotarem o Sistema Métrico Decimal.

Dia do Trabalho!

1 de maio de 2014

trabalhador

É preciso reconhecer que a ilustração acima carrega um bocado de romantismo. Entretanto, a imagem do trabalhador rural, enxada em punho, ainda é uma poderosa evocação do trabalho e remete às origens dessa atividade fundamental.

Sim, porque antes dos nossos ancestrais se dedicarem à agricultura, vivam da coleta e da caça, e estas não podem ser  consideradas, propriamente, trabalho.  Pelo menos, não no sentido que a palavra tinha na  sua origem.

Entre os romanos o termo trabalho remetia às atividades penosas de quem era obrigado a cultivar a terra, carregar fardos  e sujeitar-se ao mando dos patrícios, que obviamente não “trabalhavam”.  Ou seja, o trabalho era atividade típica do escravo.

E a metrologia, o que tem a ver com isso? De fato, as atividades metrológicas do passado não eram consideradas “trabalho” por não exigirem esforço físico, mas sim intelecto. Os gregos, por exemplo, distinguiam o trabalho braçal (ponos) do trabalho criativo (ergon). O termo ergon deu origem a erg, unidade de medir trabalho do antigo sistema CGS (centímetro-grama-segundo), e equivalia a 1 g.cm²/s².

É claro que o conceito de trabalho foi mudando ao longo do tempo. Hoje o trabalho perdeu completamente a conotação degradante que tinha e passou a significar exatamente o oposto. Ao invés de degradar, hoje o trabalho dignifica e enobrece.

Também em metrologia o conceito mudou, e o  erg deixou de ser unidade de trabalho aceita pelo SI. Hoje usamos o joule, cuja definição é: Trabalho realizado por uma força constante de 1 newton que desloca seu ponto de aplicação de 1 metro na sua direção.

Ainda bem que algumas coisas mudam para melhor. Por isso comemoramos o dia do trabalho com um merecido descanso.

 

Medições incomuns: Gravimetria

16 de maio de 2012

Gravimetria é o conjunto de metodos, técnicas e instrumentos utilizados para quantificar e estudar os campos gravitacionais, principalmente o da Terra. As informações obtidas pela gravimetria são fundamentais para se conhecer melhor as dimensões, a forma e o estado de agregação de matéria no interior do nosso planeta. Até aqui tudo bem. O que pode haver de estranho em medir gravidade? Então, antes de continuarmos, dê uma olhada no vídeo abaixo.

(obtido em  www.youtube.com/user/geografismos )

O Geóide mostrado acima foi criado por computação gráfica a partir dos dados obtidos pelo satélite GOCE, da Agência Espacial Européia (ESA)!  Esse formato bizarro é fruto das medições do campo gravitacional da Terra. Se prestarmos atenção, nós veremos que o sul da Índia fica num verdadeiro “buraco gravitacional”. Em compensação, a Nova Zelândia fica sobre uma alta montanha!

O gravímetro é um instrumento muito sensível e muito preciso, adequado para detectar variações muito pequenas no valor da aceleração de gravidade. Essas variações são consequência da maior ou menor densidade dos materiais subterrâneos. Quando o valor de aceleração de gravidade num dado lugar é diferente do previsto, diz-se que ali existe uma anomalia gravimétrica, o que significa que as rochas subjacentes àquele lugar são mais densas que a média prevista para a região. Isso pode significar que se está sobre uma jazida de minério de ferro ou outro metal cuja massa específica é elevada. Por isso, a gravimetria é também muito útil para localizar e identificar jazidas minerais. 

Sem padrão não há medição

3 de novembro de 2011

 Um padrão é uma convenção. É um modelo, um tipo que se toma como base para reproduzir algo de mesma natureza. Para reproduzirmos uma coisa “em série” precisamos seguir um modelo. Esse modelo “original” do qual se farão cópias, seja de maneira manual, mecânica ou eletrônica, é um padrão. Dizemos que as coisas são padronizadas quando são tão semelhantes entre si que nos parece serem iguais. O ideal na padronização é que as cópias se aproximem o mais perfeitamente possível do seu padrão.

Até aqui, tudo bem. Estamos imaginando um padrão concreto, que pode ser um objeto como um copo, uma gravura, uma cadeira, ou mesmo a imagem de um objeto.

Entretanto, também é possível reproduzir um texto, por exemplo, e nesse caso estaremos reproduzindo uma idéia. E podemos, ainda, reproduzir um conceito, e nesse caso estaremos lidando, entre outras coisas, com os padrões metrológicos.

Sim, os padrões metrológicos são conceituais, pelo menos aqueles considerados primários, e dos quais derivam outros tantos padrões “materializados”. Em princípio eles são fórmulas, enunciados da física que podem ser reproduzidos em laboratórios bem equipados.

Padrões são fundamentais em metrologia. Qualquer medição, por singela que seja, necessita de um padrão metrológico. Naturalmente, e como acontece com todo e qualquer padrão, os padrões metrológicos nunca são reproduzidos perfeitamente. O grau de aproximação da cópia com o padrão primário é que o define como padrão secundário, terciário e assim por diante. A qualidade metrológica de um padrão é determinada pelo grau de aproximação com o conceito que o define. Mas não é só isso. O padrão metrológico é utilizado como referência para avaliar quantidades. São referências conceituais materializadas que avaliam as propriedades físicas dos corpos, e não os próprios corpos. Complicado? Vamos supor que queremos criar um padrão de duração. Podemos construir um relógio, por exemplo, mas nesse caso precisaríamos criar, antes, um padrão de tempo como o minuto, a hora, o segundo…O relógio é só um instrumento que reproduz o padrão conceitual. Podemos, entretanto, criar um padrão arbitrário, desde que isolemos algum fenômeno que se reproduza com a mesma duração. Uma ampulheta, por exemplo, é um padrão de duração. A areia em uma ampulheta escoa num determinado tempo, não importando se esse tempo é traduzível ou não em minutos, horas ou segundos. Da mesma forma, podemos criar padrões de comprimento, de volume ou de massa (peso) apenas construindo objetos que representem essas grandezas físicas.

Na verdade, mesmo que hoje a ciência metrológica já tenha desenvolvido padrões, metodologias e instrumentos de medição extremamente sofisticados, a habilidade de criar padrões de medição permanece, e a ela ainda recorremos quando usamos o palmo, por exemplo, como medida rústica de comprimento.

Medições Fabulosas: A Borboleta e o Caranguejo

30 de setembro de 2011

A borboleta branca desceu em espiral sacolejando as asas diáfanas. Pousou cautelosamente na areia úmida, ali onde a maré vazante acabara de cobrir de espuma. Um pouco adiante, caminhando sobre o espelho que a película d’água formava perto da arrebentação, um jovem e inexperiente caranguejo procurava partículas invisíveis com as suas formidáveis pinças.

– Cuidado! – Alertou o caranguejinho. – Aqui não é lugar para alguém tão frágil. O que é que você procura?

– Sal – Disse a borboleta com toda simplicidade. Vim lamber o sal que o mar deposita na areia.

– Ah! Sim. Pois fique à vontade. Sal é o que não falta neste mundo alagado em que vivo. Aliás, vivo coberto de sal, sempre molhado, sempre correndo entre o mar e a areia. O que eu não daria para sair esvoejando por aí…

– E por que você não faz isso?

– Bem que eu gostaria… Mas ninguém nasce uma coisa e vira outra assim, sem mais nem menos.

– Como não? Claro que vira. Eu, por exemplo, nasci lagarta. Era lenta, rastejava pelos galhos e comia um montão de folhas. Para muitos eu era repugnante! Agora, olhe para mim! Sou uma elegante borboleta. Vôo pra lá e pra cá, tomo o néctar das flores e aprecio o sal que você despreza.

– E como se faz isso?

– Muito simples. Você come até não poder mais. Quando percebe que a sua pele está rígida e pequena para você, é porque você virou borboleta. Aí, é só abandonar a pele antiga e sair voando!

– Vou tentar – Disse o caranguejo. E passou a comer sem parar. Em pouco tempo sentiu-se incomodado. Percebia a sua carapaça cada vez mais rígida e apertada. Ele ficou feliz com isso, pois sentiu que algo extraordinário iria acorrer. De fato! Como acontece com todo caranguejo quando cresce, o nosso caranguejinho sentiu um impulso irresistível de sair da carapaça. Mas ao contrário dos outros caranguejos, que se escondem para trocar a casca, ele resolveu subir na pedra mais alta e exposta que encontrou. Esforçou-se, espremeu-se até que se viu nu, sem qualquer proteção. Estava eufórico! Nunca se sentira tão livre! Imaginou que iria sair voando imediatamente, como a borboleta lhe dissera. Dito e feito. Um pássaro que passava por ali, vendo o bicho fora da carapaça, não teve dúvida. Levou-o no bico para um passeio, só de ida, até o seu ninho.

Moral da história: Na metrologia, como na vida, cada grandeza física, cada processo tem o seu próprio padrão e a sua própria metodologia. Adaptações inocentes podem conduzir a resultados catastróficos.

13 de julho, dia mundial do Rock and Roll!

12 de julho de 2011

Hoje é o dia mundial do Rock and Roll, ou rock’n’roll, para os íntimos.

Não vamos falar das origens do rock nem nada. Se você gosta do gênero, já conhece a história! Se você não gosta, não vai se importar! E se você ainda não teve tempo para aprender, é melhor pesquisar na internet. Afinal, internet é rock’n’roll…

Nós aqui do Almanaque gostamos de rock’n’roll. Claro que cada um prefere um estilo, uma banda, um hit. Mas essas preferências são secundárias. O que importa é que nós gostamos! Afinal, blog é rock’n’roll…

Rock’n’roll tem tudo a ver com a temática do Almanaque (e se não tivesse, a gente inventava). Rock’n’roll é música, e toda música se constrói pela combinação organizada de sons e silêncios (isso mesmo, até no rock) ao longo do tempo. E o som pode ser medido.

Porém, quando se trata de rock’n’roll precisamos recorrer a uma unidade de medir especial. Sim, estamos falando do decibel (dB), que mede a “pressão sonora”, ou  a “percepção da intensidade sonora” nos nossos ouvidos. O som é uma oscilação na pressão do ar ou outro meio elástico. É percebido pelo ouvido humano porque este possui membranas que oscilam com essa pressão. A intensidade sonora pode ser definida como potência por unidade de área, expressa em watt/m2. Acontece que as escalas de medição das ondas sonoras são lineares, enquanto a intensidade e a pressão dos sons captados pelo ouvido humano variam muito e podem ir de um bilionésimo de watt (um sussurro) até cem mil watts (uma banda de heavy metal).

Vai daí que, por ser uma medida não linear, mas logarítmica, o decibel é a unidade mais adequada para medir a percepção sonora. Além do mais, não tem nada mais rock’n’roll que uma medida não linear!

Metrologia Química – materiais de referência

3 de novembro de 2010

Se observarmos o Sistema Internacional de Unidades – SI, veremos que a esmagadora maioria das unidades de medir refere-se às grandezas físicas. O mesmo acontece com os padrões. Quase todos eles servem para serem comparados com as grandezas físicas e, com isso, possibilitar que elas sejam medidas. Estamos habituados a pensar nas medições das grandezas físicas como massa (peso), volume, temperatura, comprimento, etc. como se elas fossem as únicas coisas a serem medidas. Existe, entretanto, todo um universo de medições importantíssimas ao qual damos menos atenção. Falamos da Metrologia Química. (more…)

O Relógio de Dez Mil Anos

29 de setembro de 2010

Protótipo do Relógio de dez mil anos

Já falamos aqui no blog sobre o conceito de tempo. O Tempo é sempre um tema fascinante e não está limitado àquilo que pensam os físicos. Filósofos, poetas, artistas, historiadores, comunicadores, todo mundo se interessa pelo tempo e tem concepções próprias a seu respeito. Para o pessoal que lida com medições, os metrologistas, interessa que o tempo seja uma grandeza física e, portanto, seja mensurável. Por isso estamos entusiasmados com o Relógio de Dez Mil Anos, chamado Long Now Clock, um projeto interessantíssimo de medição de tempo que vai muito além da medição. (more…)

A grandeza da inteligência

24 de setembro de 2010

intelec

Medir é quase uma compulsão para os cientistas. A possibilidade de isolar as grandezas de um fenômeno físico para então quantifica-las é um dos pilares do método científico. Trocando em miúdos, a comprovação de uma teoria científica se faz, normalmente, por experimentos que envolvem medições. O Sistema Internacional de Unidades – SI estabelece toda uma gama de grandezas físicas passíveis de serem medidas e que dão conta dos fenômenos estudados pela ciência. Em sendo assim, ficamos um tanto surpresos quando uma estudante nos propôs que imaginássemos um instrumento de medir ainda não inventado, para quantificar uma grandeza física ainda não descoberta pela ciência. (more…)