Breve introdução à metrologia 2.ª Parte
Manuel dos Santos Pais
Raizes metrológicas Medir parece tão necessário, incontornável e natural que as suas raízes e história se perdem no tempo. Os homens medem desde tempos remotos. Por exemplo, quando, depois das inundações, os rios voltavam ao seu leito normal, como saber os limites dos terrenos após o refluxo de uma cheia? Frequentemente, era necessário medir as terras, para saber quem cultiva, ou quem possui o quê. Medir é uma prática e uma necessidade muito antiga. No museu do Louvre existe uma estátua com cerca de 45 séculos denominada “o arquitecto da régua” na qual está incluída uma régua graduada. As pirâmides do Egipto, por exemplo, revelariam/indiciariam técnicas de medição de nível elevado. É consensual que Geometria e Metrologia se teriam desenvolvido a par e em interacção. Desde há muito que, concomitantemente com a necessidade de medir, existe a necessidade e a preocupação de regulamentar os procedimentos e a utilização dos instrumentos. A evolução das unidades de medida acompanhou o desenvolvimento da agricultura, do comércio, da ciência, da indústria e da construção. Não só foram sendo criadas unidades de medição cada vez mais robustas, mais sustentáveis, mais úteis e consensuais – o metro surgiu quando já existia uma quantidade indeterminada de unidades de comprimento, e foi progressivamente adoptado no século XIX – mas também foram evoluindo as definições destas mesmas unidades – o metro começou por ser definido com a décima milionésima parte do quarto do meridiano terrestre, mas hoje é definido de outro modo. Medir é tão essencial e básico que há preceitos relativos a este domínio, por exemplo, na Bíblia e na Magna Carta. Poder-se-ia dizer que as medições evoluiram com a Metrologia adjectiva – dos procedimentos –, e refinaram-se com a criação e desenvolvimento da Metrologia substantiva – dos conceitos. Papel determinante é ainda desempenhado pelas normas e convenções metrológicas que são adoptadas por quase todos os paises. [Proposta de pesquisa: Quais são a definição e o padrão actuais de metro? Como evoluiram a definição e o padrão de metro?]
robótica 98, 1.o Trimestre de 2015
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3. NOTAS HISTÓRICAS Raizes metrológicas – Artes (Tecnologias) metrológicas Algumas datas interessantes da Metrologia em Portugal Banalização das tecnologias metrológicas
Artes (Tecnologias) metrológicas A Tecnologia Metrológica tem evoluído no sentido da multiplicação do número e variedade das grandezas medidas; pela via da multiplicação de princípios e instrumentos para a medição de uma mesma grandeza, a par da simplificação, banalização, exactidão e confiabilidade dos sistemas de medição. O primeiro padrão da jarda foi realizado em 1760 (Grã-Bretanha) e, em 1790 – um ano após o início da Revolução Francesa –, em França, Talleyrand propôs à Assembleia Constituinte (Francesa) um projecto de um Sistema Racional de Pesos e Medidas[5]. A comercialização de paquímetros com nónios começou em 1850 e a de micrómetros em 1867. Os blocos-padrão foram introduzidos
em 1898 e comercializados em 1911, na Suécia. Os comparadores mecânicos, de que uma das principais características é a elevada sensibilidade* de medição, foram introduzidos em 1890. Os instrumentos baseados em princípios ópticos foram introduzidos por Zeiss em 1920. Em 1923 foi apresentado o comparador que utiliza o fenómeno de interferência, e a produção dos projectores de perfis modernos começou em 1930. O primeiro comparador pneumático foi apresentado em França, em 1928, e alguns instrumentos eléctricos começaram a ser desenvolvidos em 1930. A qualidade dos instrumentos está inelutavelmente ligada à dos materiais e tecnologias de fabrico disponíveis em cada época. A qualidade dos instrumentos está também ligada ao conhecimento científico: só depois da descoberta, e do conhecimento aprofundado da piezoelectricidade se pode construir e utilizar instrumentos baseados neste princípio. A materialização dos padrões de comprimento, de capacidade, de peso, entre outros, determinam também a complexidade e sofisticação do sistema metrológico de uma sociedade, de um país e de uma época. A crítica que, frequentemente, vamos fazendo aos conceitos estabelecidos conduz à descoberta de ambiguidades, imprecisões ou dificuldades na sustentabilidade desses mesmos conceitos. A remoção das ambiguidades, a clareza dos conceitos e a utilidade social fazem evoluir esses mesmos conceitos. [Proposta de pesquisa: O que são medições sem contacto? Procure exemplos.] Algumas datas interessantes da Metrologia em Portugal: 1460 – Privilégio da aferição dos pesos e balanças – Confraria de S. Eloy 1499 – Reforma (metrológica) manuelina 1575 – Reforma (metrológica) de D. Sebastião 1791 – Convenção do metro, em França 1793 – Novo sistema de pesos e medidas 1799 – O metro dos arquivos 1812 – Plano para a igualdade de pesos e medidas 1820 – Obrigatoriedade do ensino do sistema de medidas 1852 – Sistema Métrico Decimal (D. Maria II – decreto de adopção) 1859 – Sistema Métrico Decimal (D. Pedro V – vigência do Sistema Métrico) 1855 – Inspecção Geral dos Pesos e Medidas do Reino 1875 – Convenção do metro 1879 – Portugal: exemplar do metro n.º 10 1983 – SPQ – Sistema Português da Qualidade 2010 – Recente alteração ao sistema legal de unidades de medida em Portugal [Proposta de pesquisa: Distinga entre IPQ – Instituto Português da Qualidade – e APQ – Associação Portuguesa para a Qualidade]
Expressões não conformes Para evitar confusões de termos e de conceitos, e para garantir o rigor da comunicação e a completude/completitude da descrição e características de um processo de medição, são necessários vocábulos, definições, representações e símbolos inambíguos. São muitos e frequentes os erros, arcaísmos, popularismos, e não conformidades das designações, expressões e símbolos relacionados com a terminologia metrológica usados na linguagem corrente, mas também em documentos técnicos e científicos. Eis alguns exemplos (o estilo negrito, nesta secção, destina-se a proporcionar destaque): Quilograma (ou quilograma) (kg) e não Quilo, ou Kilo (quilo significa o quê?: Quilograma?!; Quilolitro?!; Quilovolt?!); Quilograma e não Kilograma (erro gramatical); kg e não Kg (em Metrologia, k e K têm significados próprios e diferentes); km e não Km (em Metrologia, k e K têm significados próprios e diferentes); O grama (g) e não a grama (erro gramatical); Micrómetro (ou micrómetro) (μm) e não mícron (aliás micron); Micrómetros (ou micrómetros) (μm) e não mícrons (aliás micra); m e não M, nem Mt, nem m., nem mt, como símbolo de metro;
m também significa 10-3; contudo, com este significado, só quando acompanha um símbolo de unidade: mL (mililitro); ms (milissegundo); mJ (milijoule); mm (milímetro); 500 m e não 500m; 14 h 30 min e não 14,30 h, nem 14h30m, nem 14H30, por exemplo; Kelvins (ou kelvins) (K) e não graus Kelvin; Graus Celsius (ºC e não º C, nem º) e não graus centígrados;
10. FONTES DOCUMENTAIS [5]
Almeida, Guilherme de Sistema internacional de unidades (SI) : grandezas e unidades físicas : terminologia, símbolos e recomendações. 2ª ed. rev. e actualizada. Lisboa: Plátano, 1997. ISBN 972-707-162-7;
[6]
Pode ser obtida uma quantidade de informação relevante sobre Metrologia na URL www1.ipq.pt/PT/Pages/Homepage.aspx.
Ambiguidades e erros em símbolos Algumas letras, ou símbolos alfabéticos, têm diferentes significados conforme aparecem em formatos minúsculo, ou maiúsculo. Note, a título de exemplo, os diferentes significados dos seguintes símbolos (o estilo negrito, nesta secção, destina-se a proporcionar destaque.): c (10-2) e C (coulomb, coulombs); f (10-15) e F (farad, farads) g (grama, gramas) e G (109) h (hora, horas), h (102) e H (henry, henries); k (103) e K (kelvin, kelvins); l (litro, litros – não recomendado) e L (litro, litros); m (metro, metros), m (10-3) e M (106); Mm (megâmetro, ou milhar de quilómetros); º (grau/graus de arco, ou de ângulo) e ºC (grau Celsius, graus Celsius); dm2 – decímetro quadrado – representa (dm)2, ou (10-1m)2, ou 10-2m2. O mesmo é válido para cm3, km2, ou outras expressões idênticas. [Proposta de pesquisa: No âmbito do SI, o que significa c?; e d?; e cd?; e da?( a negrito, para destaque)]
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Em ambiente doméstico e informal – no supermercado, por exemplo –, não há geralmente ambiguidade na abreviatura quilo, em vez de quilograma. O contexto, ou ambiente em que está integrada a sinalética e a informação, poderão eliminar, ou reduzir a ambiguidade, ou dúvida, de que quilo significará quilograma e não quilolitro, ou quilovolt, por exemplo. Em outros ambientes – académico, técnico, ou científico – é necessário rigor e não deverão ser tolerados erros, corruptelas, ou não conformidades, como símbolos não normalizados, porque a ambiguidade poderá acarretar prejuízos, perdas e enganos. Em outros países de língua portuguesa, quer em ambiente profissional, quer em ambiente não profissional, poderão ser encontrados termos (por exemplo, mensurando, em vez de mensuranda) alternativos aos termos ortodoxos correntes em Portugal. [Proposta de pesquisa e reflexão: Acurácia é um termo metrológico usado correntemente por muitos brasileiros. Qual o conceito subjacente a esta palavra e qual o termo/vocábulo equivalente usado por portugueses?]
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9. IRREGULARIDADES EM EXPRESSÕES METROLÓGICAS Expressões não conformes Ambiguidades e erros em símbolos
Texto escrito de acordo com a antiga ortografia.
dias. Há frequentemente um grande número de instrumentos do mesmo tipo, mas com características metrológicas distintas. A sensibilidade* e a resolução* de muitos destes instrumentos e sistemas metrológicos são, em muitos casos, as características mais extraordinárias desses mesmos instrumentos e sistemas. As características construtivas dos mesmos são também um factor de diferenciação, crescimento e multiplicação na área da Metrologia. Em muitos casos, os sistemas de medição estão integrados em outros sistemas, de tal modo que nem nos apercebemos da sua presença e relevância. Por exemplo, em sistemas de fabrico, como em muitas máquinas-ferramenta, e em sistemas de comunicação e localização/posição, como nos GPS. A maioria dos instrumentos metrológicos e dos procedimentos para o seu uso são tão amigáveis que os utlilizadores, em geral, não necessitam de formação metrológica profunda para se desembaraçarem dos processos de medição. Todavia, com frequência, na oficina, e até no laboratório, as leituras retiradas dos umentos são tomadas acriticamente como exactas. Por exemplo, fisicamente, nada nos impede de medir o diâmetro de um fio sujo, torcido e enferrujado, com um micrómetro (instrumento) de micrómetros (resolução*): os instrumentos apresentam sempre um resultado, sem comentários, avisos ou recomendações, e a falta de senso ou competência metrológicos poderão levar-nos a cometer erros, eventualmente graves. [Proposta de pesquisa: Descubra o que é uma máquina de medir por coordenadas?]