Metrologia Dimensional e de Superfícies

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1 Metrologia Dimensional e de Superfícies 1

2 Coordenação do Programa Formare Coordenação Pedagógica Coordenação da Área Técnica UTFPR Elaboração e edição Coordenação Geral Coordenação Técnica deste caderno Revisão Pedagógica Autoria deste caderno Produção Gráfica Apoio Beth Callia Zita Porto Pimentel Alfredo Vrubel VERIS Educacional S.A. Rua Vergueiro, º andar São Paulo SP Marcia Aparecida Juremeira Conrado Rosiane Aparecida Marinho Botelho Maria Aparecida dos Santos Márcia Stochi Veiga Maria Aparecida dos Santos Amadeu dos Santos Eliza Okubo Aldine Fernandes Rosa MEC Ministério da Educação FNDE Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação PROEP Programa de Expansão da Educação Profissional S237s Santos, Maria Aparecida dos Sistemas e Instrumentos de Medida: Projeto Formare / Maria Aparecida dos Santos São Paulo: Veris Educacional, p. :il. Color.:30cm. (Fundação Iochpe / Cadernos Formare) Inclui exercícios e glossário Bibliografia ISBN Ensino Profissional 2. Sistema métrico e escala de aço 3. Tolerância dimensional 4. Paquímetro universal 5. Micrômetro 6. Relógio comparador e tolerância geométrica 7. Goniômetro 8. Instrumentos de alinhamento 9. Unidades de medida em processo I. Projeto Formare II. Título III. Série CDD Iniciativa Realização Fundação IOCHPE Al. Tietê, 618 casa 3, Cep , São Paulo, SP 2

3 Sobre o caderno Você, educador voluntário, sabe que boa parte da performance dos jovens no mundo do trabalho dependerá das aprendizagens adquiridas no espaço de formação do Curso em desenvolvimento em sua empresa no âmbito do Projeto Formare. Por isso, os conhecimentos a serem construídos foram organizados em etapas, investindo na transformação dos jovens estudantes em futuros trabalhadores qualificados para o desempenho profissional. Antes de esse material estar em suas mãos, houve a definição de uma proposta pedagógica, que traçou um perfil de trabalhador a formar, depois o delineamento de um plano de curso, que construiu uma grade curricular, destacou conteúdos e competências que precisam ser desenvolvidos para viabilizar o alcance dos objetivos estabelecidos e então foram desenhados planos de ensino, com vistas a assegurar a eficácia da formação desejada. À medida que começar a trabalhar com o Caderno, perceberá que todos os encontros contêm a pressuposição de que você domina o conteúdo e que está recebendo sugestões quanto ao modo de fazer para tornar suas aulas atraentes e produtoras de aprendizagens significativas. O Caderno pretende valorizar seu trabalho voluntário, mas não ignora que o conhecimento será construído a partir das condições do grupo de jovens e de sua disposição para ensinar. Embora cada aula apresente um roteiro e simplifique a sua tarefa, é impossível prescindir de algum planejamento prévio. É importante que as sugestões não sejam vistas como uma camisa de força, mas como possibilidade, entre inúmeras outras que você e os jovens do curso poderão descobrir, de favorecer a prática pedagógica. O Caderno tem a finalidade de oferecer uma direção em sua caminhada de orientador da construção dos conhecimentos dos jovens, prevendo objetivos, conteúdos e procedimentos das aulas que compõem cada capítulo de estudo. Ele trata também de assuntos aparentemente miúdos, como a apresentação das tarefas, a duração de cada atividade, os materiais que você deverá ter à mão ao adotar a atividade sugerida, as imagens e os textos de apoio que poderá utilizar. No seu conjunto, propõe um jeito de fazer, mas também poderá apresentar outras possibilidades e caminhos para dar conta das mesmas questões, com vistas a encorajá-lo a buscar alternativas melhor adequadas à natureza da turma. Como foi pensado a partir do planejamento dos cursos (os objetivos gerais de formação profissional, as competências a serem desenvolvidas) e dos planos de ensino disciplinares (a definição do que vai ser ensinado, em que seqüência e intensidade e os modos de avaliação), o Caderno pretende auxiliá-lo a realizar um plano de aula coerente com a concepção do Curso, preocupado em investir na formação de futuros trabalhadores habilitados ao exercício profissional. 3

4 O Caderno considera a divisão em capítulo apresentada no Plano de Ensino e o tempo de duração da disciplina, bem como a etapa do Curso em que ela está inserida. Com esta idéia do todo, sugere uma possibilidade de divisão do tempo, considerando uma aula de 50 minutos. Também, há avaliações previstas, reunindo capítulos em blocos de conhecimentos e oferecendo oportunidade de síntese do aprendido. É preciso não esquecer, no entanto, que a aprendizagem é avaliada durante o processo, através da observação e do diálogo em sala de aula. A avaliação formal, prevista nos cadernos, permite a descrição quantitativa do desempenho dos jovens e também do educador na medida em que o erro, muitas vezes, é indício de falhas anteriores que não podem ser ignoradas no processo de ensinar e aprender. Recomendamos que, ao final de cada aula ministrada, você faça um breve registro reflexivo, anotando o que funcionou e o que precisou ser reformulado, se todos os conteúdos foram desenvolvidos satisfatoriamente ou se foi necessário retomar algum, bem como outras sugestões que possam levar à melhoria da prática de formação profissional e assegurar o desenvolvimento do trabalho com aprendizagens significativas para os jovens. Esta também poderá ser uma oportunidade de você rever sua prática como educador voluntário e, simultaneamente, colaborar para a permanente qualificação dos Cadernos. É um desafio-convite que lhe dirigimos, ao mesmo tempo em que o convidamos a ser co-autor da prática que aí vai sugerida. Características do Caderno Cada capítulo ou unidade possui algumas partes fundamentais, assim distribuídas: Página de apresentação do capítulo: Apresenta uma síntese do assunto e os objetivos a atingir, destacando o que os jovens devem saber e o que se espera que saibam fazer depois das aulas. Em síntese, focaliza a relevância do assunto dentro da área de conhecimento tratada e apresenta a relação dos saberes, das competências e habilidades que os jovens desenvolverão com o estudo da unidade. A seguir, as aulas são apresentadas através de um breve resumo dos conhecimentos a serem desenvolvidos em cada aula. Sua intenção é indicar aos educadores o âmbito de aprofundamento da questão, sinalizando conhecimentos prévios e a contextualização necessária para o tratamento das questões da aula. No interior de cada aula aparece a seqüência de atividades, marcadas pela utilização dos ícones que seguem: 4

5 Indica quais serão os objetivos do tópico a ser abordado, bem como o objetivo de cada aula. Exploração de links na internet Remete a pesquisas em sites onde educador e aluno poderão buscar textos e/ou atividades como reforço extraclasse ou não. Apresenta artigos relacionados à temática do curso, podendo-se incluir sugestões de livros, revistas ou jornais, subsidiando, dessa maneira o desenvolvimento das atividades propostas. Permite ao educador explorar novas possibilidades de conteúdo. Se achar necessário, o educador poderá fornecer esse texto para o aluno reforçando, assim, o seu aprendizado. Traz sugestão de exercício ou atividade para fechar uma aula para que o aluno possa exercitar a aplicação do conteúdo. Traz sugestão de avaliação extraclasse podendo ser utilizada para fixação e integração de todos os conteúdos desenvolvidos. Traz sugestão de avaliação, podendo ser apresentada ao final de um conjunto de aulas ou tópicos; valerão nota e terão prazo para serem entregues. Indica, passo a passo, as atividades propostas para o educador. Apresenta as informações básicas, sugerindo uma forma de desenvolvê-las. Esta seção apresenta conceitos relativos ao tema tratado, imagens que têm a finalidade de se constituir em suporte para as explicações do educador (por esse motivo todas elas aparecem anexas num CD, para facilitar a impressão em lâmina ou a sua reprodução por recurso multimídia), exemplos das aplicações dos conteúdos, textos de apoio que podem ser multiplicados e entregues aos jovens, sugestões de desenvolvimento do conteúdo e atividades práticas, criadas para o estabelecimento de relações entre os saberes. No passo a passo, aparecem oportunidades de análise de dados, observação e descrição de objetos, classificação, formulação de hipóteses, registro de experiências, produção de relatórios e outras práticas que compõem a atitude científica perante o conhecimento. 5

6 Indica a duração prevista para a realização do estudo e das tarefas de cada passo. É importante que fique claro que esta é uma sugestão ideal, que abstrai quem é o sujeito ministrante da aula e quem são os sujeitos que aprendem, a rigor os que mais interessam nesse processo. Quando foi definida, só levou em consideração o que era possível no momento: o conteúdo a ser desenvolvido, tendo em vista o número de aulas e o plano de ensino da disciplina. No entanto você juntamente com os jovens que compõem a sua turma têm liberdade para alterar o que foi sugerido, adaptar as sugestões para o seu contexto, com as necessidades, interesses, conhecimentos prévios e talentos especiais do seu grupo. O glossário contém informações e esclarecimentos de conceitos e termos técnicos. Tem a finalidade de simplificar o trabalho de busca do educador e, ao mesmo tempo, incentivá-lo a orientar os jovens para a utilização de vocabulário apropriado referente aos diferentes aspectos da matéria estudada. Aparece ao lado na página em que é utilizado e é retomado ao final do Caderno, em ordem alfabética. Remete para exercícios que objetivam a fixação dos conteúdos desenvolvidos. Não estão computados no tempo das aulas, e poderão servir como atividade de reforço extraclasse, como revisão de conteúdos ou mesmo como objeto de avaliação de conhecimentos. Notas que apresentam informações suplementares relativas ao assunto que está sendo apresentado. Idéias que objetivam motivar e sensibilizar o educador para outras possibilidades de explorar os conteúdos da unidade. Têm a preocupação de sinalizar que, de acordo com o grupo de jovens, outros modos de fazer podem ser alternativas consideradas para o desenvolvimento de um conteúdo. Traz as idéias-síntese da unidade, que auxiliam na compreensão dos conceitos tratados, bem como informações novas relacionadas ao que se está estudando Apresenta materiais em condições de serem produzidos e entregues aos jovens, tratados, no interior do caderno, como texto de apoio. 6

7 Em síntese, você educador voluntário precisa considerar que há algumas competências que precisam ser construídas durante o processo de ensino aprendizagem, tais como: conhecimento de conceitos e sua utilização; análise e interpretação de textos, gráficos, figuras e diagramas; transferência e aplicação de conhecimentos; articulação estrutura-função; interpretação de uma atividade experimental. Em vista disso, o conteúdo dos Cadernos pretende favorecer: conhecimento de propriedade e de relações entre conceitos; aplicação do conhecimento dos conceitos e das relações entre eles; produção e demonstração de raciocínios demonstrativos; análise de gráficos; resolução de gráficos; identificação de dados e de evidências relativas a uma atividade experimental; conhecimento de propriedades e relações entre conceitos em uma situação nova. Como você deve ter concluído, o Caderno é uma espécie de obra aberta, pois está sempre em condições de absorver sugestões, outros modos de fazer, articulando os educadores voluntários do Projeto Formare em uma rede que consolida a tecnologia educativa que o Projeto constitui. Desejamos que você possa utilizá-lo da melhor forma possível e que tenha a oportunidade de refletir criticamente sobre ele, registrando sua colaboração e interagindo com os jovens de seu grupo a fim de investirmos todos em uma educação mais efetiva e na formação de profissionais mais competentes e atualizados para os desafios do mundo contemporâneo. 7

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9 Introdução Acreditando sempre no princípio de que educar é criar condições para que o indivíduo desenvolva e expresse ao máximo as suas potencialidades, estabelecemos neste caderno ampla conexão entre a teoria e a prática, assim como a sala de aula e o ambiente de trabalho, permitindo que os jovens aproveitem suas próprias vivências na construção de uma aprendizagem sólida, cujos traços se voltam ao empreendedorismo, à produtividade e ao desenvolvimento de participação cidadã na sociedade. Realizamos, neste caderno medições de interiores, exteriores, profundidade, ângulos utilizando para o efeito instrumentos mecânicos tais como: paquímetro, micrômetro, comparador, dando suporte didático para o uso de instrumentos de medição e orientação quanto aos erros associados a medição. 9

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11 Sumário 1 Visão geral de metrologia dimensional e de superfície Primeira Aula Medição Histórico...17 Unidades de medida...18 Metrologia Legal e Metrologia Industrial...19 Segunda Aula Controle dimensional...20 Instrumento...21 Arredondamento...22 Terceira Aula Blocos-padrão...24 Metro...24 Múltiplos e submúltiplos do metro...25 Leitura das medidas de comprimento...29 Conversões de unidades...29 Quarta Aula Sistemas métrico e inglês de medida de comprimento...27 O milímetro e a polegada...28 Polegada...29 Convertendo polegadas em milímetros...30 Convertendo milímetros em polegadas...30 Quinta Aula Leitura do instrumento no sistema métrico...31 Leitura no sistema inglês de polegada fracionária...32 Conservação da escala de aço e trena...33 Sexta Aula Atividade Prática Uso correto da escala de aço e trena...34 Sétima Aula Materiais metálicos...34 Oitava Aula Revisão Instrumentos de medição para dimensões lineares Primeira Aula Paquímetro universal...39 Partes principais de um paquímetro...39 Segunda Aula Métodos de utilização de um paquímetro...41 Tipos de paquímetro

12 Terceira Aula Precisão de um paquímetro...44 Resolução do paquímetro...45 Leitura de um paquímetro no sistema métrico...46 Quarta Aula Leitura de um paquímetro no sistema inglês...47 Leitura de polegada fracionária...48 Quinta Aula Utilização do paquímetro...49 Técnica de utilização do paquímetro...50 Incertezas na medição com paquímetros...51 Tabela das tolerâncias admissíveis no uso de paquímetros...52 Sexta Aula Conservação do paquímetro...53 Sétima Aula Prática...55 Oitava Aula Micrômetro...56 Componentes de um micrômetro...57 Características do micrômetro...57 Tipos de micrômetro...58 Nona Aula Funcionamento do micrômetro...61 Manuseio do micrômetro...61 Resolução de micrômetro com 0,01 mm (sistema métrico)...62 Leitura do micrômetro com resolução 0,01 mm...63 Conservação...63 Décima Aula Micrômetro interno...64 Micrômetro externo...65 Décima Primeira Aula Atividade Prática Medições com Micrômetros Instrumentos para medição por comparação Primeira Aula Relógio comparador...71 Relógio comparador eletrônico...73 Segunda Aula Leitura de relógio comparador Aplicações dos relógios comparadores Terceira Aula Tolerância geométrica Tolerância de forma Quarta Aula Tolerância de posição Especificação do desenho

13 Quinta Aula Atividade Prática Verificação de forma de peças Instrumentos de medidas angulares Primeira Aula Goniômetro Unidades de medida angular Tipos de goniômetro Exemplos de aplicação do goniômetro Segunda Aula Cálculo da resolução Terceira Aula Leitura de goniômetros Quarta Aula Avaliação Teórica Metrologia de superfícies Primeira Aula Alinhamento geométrico Segunda Aula Instrumentos e procedimentos para nivelamento Terceira Aula Nível Nivelamento geométrico Nível de bolha Nível a laser Quarta Aula Teodolito Sistema de eixos de um teodolito Elementos básicos de um teodolito Quinta Aula Montagem de teodolito Sexta Aula Exercício Aço de Baixo Carbono x Ferro Fundido Exercícios Gabarito Glossário Referências

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15 1 Visão geral de Metrologia dimensional e de superfície O desenvolvimento e a consolidação da cultura metrológica vêm constituindo-se em uma estratégia permanente das organizações, uma vez que resulta em ganhos de produtividade, qualidade dos produtos e serviços, redução de custos e eliminação de desperdícios. A construção de um senso de cultura metrológica não é tarefa simples, requer ações duradouras de longo prazo e depende não apenas de treinamentos especializados, mas de uma ampla difusão dos valores da qualidade em toda a sociedade. Objetivos Diferenciar grandeza, medida e unidade. Fornecer uma visão geral das unidades de base e derivados do SI, e mostrar o modo correto de escrever nomes e símbolos de unidades. Transformar unidades. Medir peças mecânicas usando escala de aço e trena. Conservação escalas de aço e trenas. 15

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17 Primeira Aula Nessa aula serão apresentadas informações técnicas sobre Metrologia, que é a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, destacando as contribuições do tema para a melhoria de qualidade de serviços nas instituições e sociedade. 7 M DA METROLOGIA MENSURANDO variável, grandeza MEDIDOR sistema de medição METROLOGISTA operador MÉTODO procedimento de medição MEIO AMBIENTE ambiente MEDIDA resultado MANAGER - gestor Passo 1 / Aula Teórica Medição Histórico Antigamente o homem usava o próprio corpo para medir as coisas. A medida (distância) entre o cotovelo e as pontas dos dedos era chamada cúbito. Para medir coisas menores, usava-se a mão e essa medida era chamada palmo. E para efetuar medidas de comprimento usava-se a polegada, o pé, o passo e a braça ou jarda. Esses foram os primeiros padrões metrológicos usados no mundo todos eles baseados no corpo humano. O campo de aplicação da metrologia no dia-a-dia do homem é muito vasto, podendo ser citados como exemplos o controle e as medições dos alimentos e produtos de consumo. Aplica-se e usa-se a metrologia a cada minuto da vida: nas medições da hora, da água e da energia elétrica consumidas na residência no pulso do telefone no percurso do táxi na medicina preventiva, ao medir e controlar a saúde 20 min Cúbito Distância do cotovelo até a ponta do indicador. Polegada Unidade de comprimento usada no sistema imperial britânico de medida. Jarda Distância do nariz do rei Henrique I da Inglaterra e o polegar de seu braço estendido. 17

18 na alimentação, na qualidade da água e refrigerantes que se bebe no direito Código de Defesa do Consumidor nas previsões do tempo e das marés na construção civil das moradias, etc. Metrologia e qualidade Se você medir aquilo sobre o que você fala e expressar por um número, você sabe algo sobre o assunto; mas se não puder medi-lo, seu conhecimento é pouco ou insatisfatório. Fig. 1 Lord Kelvin (Cientista alemão). Grandeza ou variável É tudo o que se pode medir, isto é, que pode ser representado por um número e uma unidade de medida. Unidades de medida Para determinar o valor numérico de uma grandeza, é necessário que se disponha de outra grandeza de mesma natureza, definida e adotada por convenção, para fazer a comparação com a primeira. Exemplo: Utilizando-se da unidade de medida metro podemos medir uma determinada distância. Medir Significa comparar grandezas ou variáveis de uma mesma espécie tomando uma como unidade de medida. 18

19 Discuta os exemplos a seguir com os jovens: 1. Em um jogo de futebol, a distância da bola à barreira deve ser de 9,15 metros. Nesta frase observamos que a grandeza é o comprimento e a unidade é o metro. 2. A bola deve pesar 400 gramas. Agora verificamos que a grandeza é a massa e a unidade o grama. 3. O meio tempo de uma partida de futebol é de 45 minutos. A grandeza é o tempo e a unidade o minuto. Metrologia Legal e Metrologia Industrial Metrologia Legal É a parte da Metrologia que desenvolve e define atividades para assegurar o cumprimento das exigências legais referentes aos direitos básicos da sociedade e dos consumidores. Atua nas áreas da saúde, defesa do consumidor, proteção ao meio ambiente, entre outras. Metrologia Industrial É a parte da Metrologia que assegura o controle dos processos industriais desde a entrada da amostra até a saída para o cliente. Metrologia Científica e Industrial é uma ferramenta fundamental no crescimento e inovação tecnológica, promovendo a competitividade e criando um ambiente favorável ao desenvolvimento científico e industrial em todo e qualquer país. No Brasil, as atividades da Metrologia Legal são uma atribuição do Inmetro, que também colabora para a uniformidade da sua aplicação no mundo, pela sua ativa participação no Mercosul e na OIML Organização Internacional de Metrologia Legal. Caso considere interessante fazer um estudo mais detalhado acesse: Passo 2 / Atividade sugerida 30 min Propor que os jovens façam duplas ou trios (o que for mais conveniente) e anotem as respostas. Ditar as questões e dar alguns minutos para que os jovens discutam e respondam. 19

20 Corrigir as questões, aproveitando o momento para discutir cada exemplo. Questões: 1 Dar exemplos de grandezas, unidades e medidas. 2 Diferenciar Metrologia Legal e Metrologia Industrial. 3 A importância do Inmetro. Segunda Aula O objetivo dessa aula é mostrar que o sucessivo aumento de produção e a melhoria de qualidade requerem um ininterrupto desenvolvimento e aperfeiçoamento na técnica de medição. Passo 1 / Aula Teórica Controle dimensional 40 min Calibrar Comparar os resultados dos instrumentos de medição com os respectivos padrões. Padrão Alguma coisa que pode ser reproduzida em qualquer lugar. Dimensão Associa-se a tamanho, medida. A metrologia é uma das funções básicas necessárias a todo sistema de garantia da qualidade. É necessário: Definir as unidades de medidas. Ter os instrumentos calibrados em termos destas unidades de medidas padronizadas. Usar estes instrumentos para medir as dimensões do produto ou processo de análise. Na tomada de quaisquer medidas, devem ser considerados três elementos fundamentais. Método Medição direta É a medida (leitura) obtida diretamente do instrumento de medida. Exemplo: altura (a leitura é feita diretamente na trena), tempo (leitura feita diretamente no cronômetro). Medição indireta Compara-se o objeto de medição com um padrão de mesma natureza ou propriedade, 20

21 inferindo sobre as características as medidas verificadas. Então, podemos dizer que a medição indireta está associada à comparação. Exemplo: controle de peças com calibradores passa-não-passa, utilização de relógios comparadores. Instrumento A exatidão relativa das medidas depende evidentemente da qualidade dos instrumentos de medição empregados. Operador Ao uso de instrumentos, inclui-se o operador que é, talvez, o mais importante, pois é a parte inteligente na apreciação das medidas e sua habilidade depende, em grande parte, da precisão conseguida. Ao operador compete: conhecer o instrumento; adaptar-se às circunstâncias; escolher o método mais aconselhável para interpretar os resultados. Instrumentação Equipamento industrial responsável em controlar, medir, registrar ou indicar as variáveis de um processo produtivo. Erro de medição é a diferença entre o valor real e o valor medido. Erros grosseiros são aqueles causados por descuido ou por engano de medição. Erros sistemáticos são aqueles ligados às deficiências do método utilizado, material empregado e da apreciação do experimentador. Exemplo: atraso ou adiantamento ao acionar um cronômetro. Características dos instrumentos de medição Exatidão exprime o afastamento entre a medida nele efetuada e o valor de referência aceito como verdadeiro. Precisão é um pré-requisito para a exatidão, mas não a garante. 21

22 O termo precisão não deve ser confundido com exatidão. Um equipamento com exatidão apresenta um bom agrupamento nas leituras, mas o valor apresentado pode não ser um valor correto. Algarismos significativos A medida de uma grandeza física é sempre aproximada, por mais capaz que seja o operador e por mais preciso que seja o aparelho utilizado. Esta limitação reflete-se no número de algarismos que utilizamos para representar as medidas. Ou seja, só utilizamos os algarismos que temos certeza de estarem corretos, admitindo-se apenas o uso de um algarismo duvidoso. Então o número de algarismos significativos está diretamente ligado à precisão da medida de forma que quanto mais precisa a medida maior o número de algarismos significativos. Se afirmarmos que o resultado de uma medida é 2,35 cm estamos dizendo que os algarismos 2 e 3 são corretos e que o algarismo 5 é duvidoso. Algumas observações devem ser feitas: 1 Não é algarismo significativo o zero à esquerda do primeiro algarismo significativo diferente de zero. Então 32,6 cm assim como 0,326 m representam a mesma medida e tem 3 algarismos significativos. 2 Zero à direita de algarismo significativo também é algarismo significativo. 3 As medidas 12,5 cm e 12,50 cm são diferentes, ou seja, a primeira medida tem 3 algarismos significativos e o 5, enquanto a segunda é mais precisa e tem 4 algarismos significativos. 4 É significativo o zero situado entre algarismos significativos. 5 A medida 3,25 tem 3 algarismos significativos, enquanto a medida 3,025 tem 4 algarismos significativos. Quando tratamos apenas com matemática, podemos dizer, por exemplo, que 3 = 3,0 = 3,00 = 3,000. Contudo, ao lidarmos com resultados de medidas devemos sempre lembrar que 3 cm 3,0 cm 3,00 cm 3,000 cm já que estas medidas têm 1, 2, 3 e 4 algarismos significativos. 22

23 Arredondamento Quando for necessário fazer arredondamento de algum número, utilizaremos a seguinte regra: quando o último algarismo significativo for menor ou igual a 5, este é abandonado. quando o último algarismo significativo for maior que 5, somamos uma unidade ao algarismo significativo anterior. Exemplos: 8,234 cm é arredondado para 8,23 cm 8,235 cm é arredondado para 8,23 cm 8,238 cm é arredondado par 8,24 cm Passo 2 / Exercícios 10 min Propor que os jovens façam duplas e respondam oralmente, justificando as questões abaixo (ditar as questões e dar alguns minutos para que os jovens discutam e respondam). Corrigir as questões com a ajuda das duplas. Questões: 1 Ao realizar uma medição de 10 m, um experimentador cometeu um erro de 5% para menos. Qual foi o valor lido por ele? 2 A melhor posição de trabalho do operador é: a ( b ( c ( ) sentado ) em pé ) sentado ou em pé 3 Diga quantos algarismos significativos tem em cada um dos números abaixo. 0,082 2, ,0 23

24 Terceira Aula Será mostrado nessa aula que o sistema métrico, concebido com base única no metro, regia-se pelos princípios da universalidade e da simplicidade: 1 Universalidade Porque estava destinado a ser usado por todos os países, independentemente da sua localização, em todas as esferas da atividade científica e técnica, a cada grandeza correspondendo uma única unidade para todas as aplicações. 2 Simplicidade Porque era baseado numa única unidade: o metro, ao qual todas as outras se reportam por relações simples e com relações de múltiplos e submúltiplos exclusivamente decimais. Passo 1 / Aula Teórica Blocos-padrão 40 min Para realizar qualquer medida é necessário estabelecer previamente um padrão de referência. Em 1898, C. E. Johanson solicitou patente de blocospadrão: peças em forma de pequenos paralelepípedos padronizados nas dimensões 30 ou 35 milímetros por 9 milímetros, variando de espessura a partir de 0,5 mm. Atualmente são encontrados blocos-padrão, nas indústrias, em milímetro e polegada. Metro A palavra metro vem do grego e significa o que mede Fig. 2 Metro e trena. A régua graduada, o metro e a trena são os mais simples entre os instrumentos de medida linear. 24

25 A régua apresenta-se normalmente em forma de lâminas de aço-carbono ou aço inoxidável. Nessa lâmina estão graduadas as medidas em centímetros (cm) e milímetros (mm), conforme o sistema métrico, ou em polegadas. Múltiplos e submúltiplos do metro Esta tabela é baseada no Sistema Internacional de Medidas (SI). Múltiplos e submúltiplos do metro Nome Símbolo Fator pelo qual a unidade é múltipla Exametro Em = m Peptametro Pm = m Terametro Tm = m Gigametro Gm 10 9 = m Megametro Mn 10 6 = m Quilômetro km 10 3 = m Hectômetro hm 10 2 = 100 m Decâmetro dam 10 1 = 10 m Metro m 1 = 1 m Decímetro dm 10-1 = 0,1 m Centímetro cm 10-2 = 0,01 m Milímetro mm 10-3 = 0,001 m Micrometro μm 10-6 = 0, m Nanômetro nm 10-9 = 0, m Picometro pm = 0, m Fentometro fm = 0, m Attometro am = 0, m Os múltiplos do metro são utilizados para medir grandes distâncias, enquanto os submúltiplos são para pequenas distâncias. Relembrando potências 10 0 = 1, pois para termos expoente zero em uma base qualquer é porque estamos dividindo dois números iguais = 10 = 10 = = = = = 0,

26 Leitura das medidas de comprimento A leitura das medidas de comprimento pode ser efetuada com o auxílio do quadro de unidades. Exemplos: Leia a seguinte medida: 15,048 m. Seqüência prática 1º) Escrever o quadro de unidades: km hm dam m dam cm mm 2º) Colocar o número no quadro de unidades. km hm dam m dam cm mm 1 5, º) Ler a parte inteira acompanhada da unidade de medida do seu último algarismo e a parte decimal acompanhada da unidade de medida do último algarismo da mesma =15 metros e 48 milímetros. Conversões de unidades Observe o quadro abaixo. Para converter 12 metros em centímetros devemos multiplicar 12 por 100 (10 x 10). Então: 12 m = 1200 cm Observa-se que: 1 km = 1000 m 1 m = 0,001 km 1 m = 100 cm 1 cm = 0,01 m 1 m = 1000 mm 1 mm = 0,001 m 26

27 Passo 2 / Exercícios 10 min Coloque as questões que se seguem na lousa. Discuta a solução com os jovens. 1 Identifique as medidas, escrevendo 1, 2, 3 ou 4 nos parênteses. (1) milímetro ( ) 0,5 mm (2) décimos de milímetro ( ) 0,008 mm (3) centésimos de milímetro ( ) 3 mm (4) milésimos de milímetro ( ) 0,04 mm ( ) 0,6 mm ( ) 0,003 mm 2 Faça as transformações que se pede. a 176,9 m em cm b 978 m em km c 14,75 cm em m d 1,9 m em mm e 0,01 hm em m Quarta Aula Nessa aula serão comparadas as propriedades do aço de baixo carbono com o ferro fundido cinzento por meio dos processos de dobra e corte desses materiais. Passo 1 / Aula Teórica Sistemas métrico e inglês de medida de comprimento 30 min Desde a Antiguidade os povos foram criando suas unidades de medida. Cada um deles possuía suas próprias unidades-padrão. Com o desenvolvimento do comércio ficavam cada vez mais difíceis a troca de 27

28 informações e as negociações com tantas medidas diferentes. Era necessário que se adotasse um padrão de medida único para cada grandeza. Foi assim que em 1791, época da Revolução Francesa, um grupo de representantes de vários países reuniu-se para discutir a adoção de um sistema único de medidas. Surgia o sistema métrico decimal. O sistema inglês, usado em países ingleses, está relacionado com o sistema métrico pela equivalência: 1 inch (1 polegada) = 2,54 centímetros. 1 foot (1 pé) = 30,48 centímetros. 1 mile (1 milha terrestre) = metros (1 milha marítima) = metros 1 jarda = 3 pés Relembrando a regra de três termos da matemática: Se 1 jarda equivale a 3 pés, 15 pés equivale a quantas jardas? 1 jarda 3 pés n jardas 15 pés Dessa proporção tiramos que n x 3 = 1 x 15 (resolvendo a equação) n = Logo n = 5 Conclusão: 15 pés equivalem a 5 jardas. O milímetro e a polegada Em Mecânica, a unidade mais comum é o milímetro, como observamos há pouco. Nessa aula destacaremos outra unidade bastante utilizada principalmente nos conjuntos mecânicos fabricados em países como os Estados Unidos e a Inglaterra. Embora a unificação dos mercados econômicos da Europa, da América e da Ásia tenha obrigado os países a adotarem como norma o sistema métrico decimal, esta adaptação está sendo feita por etapas. Um exemplo disso são as máquinas de comando numérico computadorizado, ou CNC (Computer Numerical Control), que vêm sendo fabricadas com os dois sistemas de medida. Isso permite que o operador escolha o sistema que seja compatível com aquele utilizado em sua empresa. 28

29 Polegada Pode ser fracionária ou decimal, e é uma unidade que corresponde a 25,4 mm Fig. 3 Observando a régua acima: O sinal ( ) representa uma medida em polegada ou fração de polegada. Da mesma forma que o milímetro, a polegada foi dividida em submúltiplos, que podem ser usados nas medidas de precisão. Assim a polegada foi dividida em 2, 4, 8, 16, 32, 64 e 128 (potências de base 2) partes iguais. Uma polegada decimal equivale a uma polegada fracionária, ou seja, 25,4 mm. Exemplos: ½ corresponde a 0,5 (5 décimos de polegada). ¼ corresponde a 0,25 (25 centésimos de polegada). Leitura de medidas no sistema inglês Normalmente essas medidas estão expressas em termos de polegadas e ou frações de polegadas. Exemplos: 1 1/8 uma polegada, e um oitavo de polegada. 1 / 128 um cento e vinte oito avo de polegada. 0,05 cinco centésimos de polegada. 1,576 uma polegada, quinhentos e setenta e seis milésimos de polegada. 1,1435 uma polegada, um mil quatrocentos e trinta e cinco décimos de milésimos de polegada. Avo Palavra que serve para designar um denominador maior que 9 e que não seja potências de 10 (10, 100, ) ele concorda em grau com o numerador da fração e não com o denominador. Exemplo: 1/11 (um onze avo), 2/11 ( dois onze avos). 29

30 Convertendo polegadas em milímetros Analise a seguinte situação. Recebe-se um material cilíndrico com diâmetro de 3/8 e precisa torneá-lo de modo que fique medindo 8 mm de diâmetro. Quantos milímetros deverão ser desbastados? 1 polegada 25,4 mm 3 " p 8 Observe a regra de três: p x 1 = 3 25,4 8 p = 76,2 8 p = 9,525 mm Como o diâmetro (dobro do raio) é 8 mm, é necessário fazer a subtração para saber quanto do material deverá ser desbastado. 9,525 8 = 1,525 mm Deve-se desbastar 1,525 mm no diâmetro. Conclusão: Para se transformar polegadas em milímetros, basta multiplicar a polegada por 25,4. Convertendo milímetros em polegadas Usa-se o mesmo raciocínio anterior. Converter 12,5 mm em polegada. De novo a regra de três 1 polegada 25,4 mm s polegadas 12,5 mm s x 25,4 = 1 x 12,5 12,5 s = 25,4 s = 0,5 ou s = 1/2 30

31 Percebe-se então que para converter milímetros em polegadas basta dividir os milímetros por 25,4. Passo 2 / Exercícios 20 min Exercício disponível no final do caderno. Educador, solicite aos jovens que respondam o exercício em duplas. Faça a correção na lousa, questionando os jovens em cada passo. Não esqueça de providenciar cópias da atividade para cada jovem. Quinta Aula Nessa aula serão comparadas as propriedades do aço de baixo carbono com o ferro fundido cinzento por meio dos processos de dobra e corte desses materiais. Passo 1 / Aula Teórico - Prática 50 min Educador, mostre teoricamente e também na prática como se faz a leitura de peças mecânicas. Leitura do instrumento no sistema métrico Cada centímetro da escala encontra-se dividido em 10 partes iguais e cada uma delas equivale a 1 mm. 31

32 Fig. 4 Leitura no sistema inglês de polegada fracionária Nesse sistema, a polegada divide-se em 2, 4, 8, 16,... partes iguais. As escalas de precisão chegam a apresentar 32 divisões por polegada, enquanto as demais 1 " só apresentam frações de. 16 Observe-se que: Fig. 5 Foram indicadas na figura acima somente frações de numerador ímpar, pois se fossem par poderiam ser simplificadas. A leitura na escala consiste em observar qual traço coincide com a extremidade do objeto. Exemplo: 32

33 Fig. 6 Leitura = " (uma polegada e um oitavo de polegada). Conservação da escala de aço e trena Régua Evitar que a régua caia ou a escala fique em contato com as ferramentas comuns de trabalho. Ter cuidado em não riscar a graduação para não prejudicar a leitura. Não usá-la para bater em outros objetos. Limpá-la após o uso e aplicar uma leve camada de óleo fino antes de guardar a régua graduada. Trena Instrumento de medição constituído por uma fita de aço, fibra ou tecido graduado, em uma ou em ambas as faces, no sistema métrico e/ou no sistema inglês ao longo de seu comprimento com traços transversais. 33

34 Sexta Aula Nessa aula será mostrada a importância de se saber usar corretamente a escala de aço e a trena. Passo 1 / Aula Prática 50 min Orientações: 1 Divida os jovens em duplas. 2 Forneça algumas peças mecânicas e oriente-os para medi-las em milímetros e polegadas usando escala de aço e trena. 3 Solicite aos jovens que anotem as medidas encontradas em uma tabela utilizando as duas unidades de medidas (milímetro e polegada). Educador, providencie com antecedência peças para serem medidas e escala de aço e trena. Sétima Aula Nessa aula será mostrada a importância de se saber usar corretamente a escala de aço e a trena. Passo 1 / Aula Prática 50 min Essa atividade deve ser feita pelos mesmos grupos da aula anterior. Recomendações: estar atento ao número de algarismos significativos que serão registrados; pensar nas tabelas que deverão ser montadas para anotação das medidas e cálculos; 34

35 apresentar os cálculos com suas respectivas unidades; fazer um rodízio das peças entre as duplas e ao final das medições e discuta as possíveis diferenças que devem aparecer. 1 Com uma régua comum: Medir os diâmetros interno e externo de diferentes objetos. 2 Por que são realizadas várias repetições das medidas? 3 Qual é a menor parte de um centímetro que pode ser estimada com uma régua comum? Oitava Aula Nessa aula será realizada uma revisão dos conceitos dados neste capítulo. Passo 1 / Exercícios 50 min Exercício disponível no final do caderno. Entregue uma cópia da atividade para cada jovem e solicite que a façam individualmente. Ao final faça a correção comentando os erros. Educador, não esqueça de providenciar cópias da atividade. 35

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37 2 Instrumentos de medição para dimensões lineares Nesse capítulo será apresentado o paquímetro: instrumento largamente empregado na indústria. Este instrumento cujas características são simples é altamente versátil, possuindo condições de fazer medições externas, internas e de profundidade. Objetivos Identificar os elementos de um paquímetro. Manusear paquímetros. Fazer a leitura no sistema métrico e inglês. Empregar paquímetro para execução de medidas de peças mecânicas. 37

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39 Primeira Aula O objetivo dessa aula é identificar os elementos do paquímetro universal. Passo 1 / Aula Teórica Paquímetro universal 35 min Instrumento de medição de precisão, muito usado na indústria devido à facilidade de uso. Compõe-se basicamente de uma régua graduada sobre a qual se movimenta um cursor. Possui condições de fazer medições internas, externas, de profundidade e ressalto com precisão de décimos a centésimos de milímetros.trata-se do tipo mais usado. Partes principais de um paquímetro 1 Garras, uma fixa e outra móvel, que permitem medidas externas de comprimento. 2 Garras para a realização de medidas internas. 3 Haste para medições de profundidade. 4 Escala principal graduada em milímetros. 5 Escala auxiliar conhecida como nônio, ou vernier, que se move sobre a escala principal. 6 Parafuso para trava da parte móvel. Nônio Escala anexa a uma escala principal, que permite ler valores fracionários de uma determinada unidade com um rigor maior do que aquele que é obtido por simples estimativa. Fig. 1 39

40 O paquímetro é geralmente feito de aço inoxidável, com superfícies planas e polidas, cujas graduações são calibradas a 20o C. É constituído de uma régua graduada de encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. O cursor ajusta-se à régua e permite sua livre movimentação, com um mínimo de folga, e é dotado de uma escala auxiliar chamada de nônio ou vernier que permite a leitura de frações da menor divisão da escala fixa. Com o paquímetro fechado, os zeros das duas escalas coincidem. Passo 2 / Exercícios 15 min Exercício disponível no final do caderno. Educador, solicite aos jovens que identifiquem os elementos do paquímetro e, em seguida, faça uma correção oral. Não esqueça de providenciar cópias da atividade. Segunda Aula Nessa aula serão mostrados os tipos de paquímetro universal e os métodos de utilização. Passo 1 / Aula Teórico - Prática 50 min Providencie os tipos de paquímetro disponíveis na fábrica, permitindo aos jovens fazer a identificação. Aproveite para falar da sua experiência profissional com o uso de paquímetros. 40

41 Métodos de utilização de um paquímetro Realização de medidas externas. Fig. 2 Realização de medidas internas. Fig. 3 Realização de medidas de profundidade. Fig. 4 Tipos de paquímetro Paquímetro universal com relógio O relógio acoplado ao cursor facilita a leitura, agilizando a medição. 41

42 Fig. 5 Paquímetro com bico móvel Empregado para medir peças cônicas ou peças de diâmetros diferentes. Fig. 6 Paquímetro de profundidade Serve para medir a profundidade de furos não vazados, rasgos, rebaixos, entre outros. Fig. 7 42

43 Paquímetro duplo Serve para medir dentes de engrenagens. Fig. 8 Paquímetro digital Utilizado para leitura rápida, ideal para o controle estatístico. Fig. 9 Traçador de altura É um instrumento que se baseia no mesmo princípio de funcionamento do paquímetro, apresentando a escala fixa com cursor na vertical. É empregado na traçagem de peças, para facilitar o processo de fabricação e, com auxílio de acessórios, no controle dimensional. 43

44 Fig. 10 Terceira Aula Nessa aula serão mostrados os principais cuidados ao se utilizar um paquímetro, bem como calcular a sua resolução e também fazer suas leituras no sistema métrico. Passo 1 / Aula Teórica Precisão de um paquímetro 30 min A escala de um paquímetro é conhecida como nônio, ou vernier, e tem o seguinte princípio: Suponha duas réguas A e B, sendo a régua A com 10 mm de comprimento dividida em 10 partes iguais, e a régua B com comprimento de 9 mm dividida também em 10 partes iguais conforme a figura abaixo. Fig

45 Observe que cada divisão da régua A tem uma dimensão de 1 mm, enquanto a divisão da régua B tem dimensão de 0,9 mm. A divisão de 1 mm da régua A corresponde à da escala principal do paquímetro, enquanto a divisão de 0,9 mm da régua B corresponde à divisão de escala de nônio. Note que quando os dois zeros das duas escalas estiverem coincidindo a distância que separa as primeiras linhas será de 0,1 mm, da segunda 0,2 mm, e assim sucessivamente. Resolução do paquímetro É a menor medida que o instrumento oferece. A resolução do paquímetro é definida pela divisão de nônio. Devido ao número de divisões deste, a resolução é obtida ao dividir a unidade da escala fixa (geralmente 1 mm ou 1/16 ) pelo número de divisões do nônio. Exemplos: Nônio com 10 divisões Resolução de 1 mm / 10 divisões = 0,1 mm Nônio com 20 divisões Resolução de 1 mm / 20 divisões = 0,05 mm Nônio com 50 divisões Resolução de 1 mm / 50 divisões = 0,02 mm (Queremos dizer que nesse paquímetro, ao coincidir o primeiro traço após o zero do nônio lê-se: 0,05 mm, no segundo traço lê-se: 0,10 mm, no terceiro, 0,15 mm, e assim por diante). Nônio com 8 divisões Resolução de 1/16 /8 divisões = 1/128 (lembrem-se de divisão de frações, onde dividir 1/16 por 8 é o mesmo que multiplicar 1/16 por 1/8). Então, 16 /8 = 1/16 x 1/8 = 1/128). 45

46 Leitura de um paquímetro no sistema métrico Na escala fixa ou principal do paquímetro, a leitura feita antes do zero do nônio (vernier) corresponde à leitura em milímetro. Em seguida, conte os traços do nônio (vernier) até o ponto em que um deles coincidir com um traço da escala fixa. Depois, some o número que leu na escala fixa ao número que leu no nônio (vernier). Fig. 12 Exemplos Faça a leitura: Resolução = 1mm = 0,1 mm 10 divisões traço coincidente Leitura 1,0 mm escala fixa 0,3 mm nônio 1,3 mm leitura final 46

47 O princípio de Vernier pode ser também chamado de princípio de Nônio, apesar de isso poder ser considerado não muito correto, pois a diferença entre os princípios de Nônio e de Vernier consiste na característica construtiva das escalas: Vernier para escalas lineares, e Nônio para escalas angulares. Passo 2 / Atividade sugerida 20 min Educador, no final do caderno você encontrará uma atividade com a sugestão de alguns paquímetros para leitura. O ideal é fornecer peças para a execução. Não esqueça de providenciar cópias da atividade. Faça a correção assim que os jovens terminarem. Quarta Aula Nessa aula serão abordados os conceitos relativos ao material e às propriedades dos materiais metálicos, tais como maleabilidade, ductibilidade, tenacidade, elasticidade e resistência. Passo 1 / Aula Teórica Leitura de um paquímetro no sistema inglês 30 min No paquímetro em que se adota o sistema inglês, cada polegada da escala fixa divide-se em 40 partes iguais. 1 " Cada divisão corresponde a = 0, Como o nônio tem 25 divisões, a resolução desse paquímetro é 0, 25" = 0,001. O procedimento para leitura é o mesmo que para a escala em milímetros. Contam-se as unidades 0,25 que estão à esquerda do zero do nônio e, a seguir, somam-se os milésimos de polegada indicados pelo ponto em que um dos traços do nônio coincide. 47

48 Faça a leitura 1,700 escala fixa 0,021 nônio 1,721 total Leitura de polegada fracionária Nônio com 8 divisões Resolução de 1/16 /8 divisões = 1/128 (lembrem-se de divisão de frações, onde dividir 1/16 por 8 é o mesmo que multiplicar 1/16 por 1/8). Então 16 /8 = 1/16 x 1/8 = 1/128). Traço coincidente Resolução = 1/16 /8 divisões = 1/128 Leitura = 55/16 escala fixa 7/128 nônio Leitura final = + = = (lembre-se 16" 128" " que só podemos somar frações equivalentes, isto é, com o mesmo denominador, então achamos o m.m.c. entre 16 e 128 e concluímos que 128 é o menor denominador comum). 48

49 Passo 2 / Atividade sugerida 20 min Educador: No final do caderno você encontrará uma sugestão de alguns paquímetros para leitura. O ideal é fornecer peças para a execução. - Não esqueça de providenciar cópias para todos. Faça a correção assim que os jovens terminarem a atividade. Quinta Aula Nessa aula será mostrado como empregar o paquímetro para execução de medidas de peças dentro da faixa de tolerância. Passo 1 / Aula Teórica 50 min Educador, traga paquímetros para a sala de aula e faça demonstrações de como proceder. Durante a explicação teórica, passe-os entre os jovens para serem manuseados. Utilização do paquímetro Medidas externas A peça deve ser colocada o mais profundamente possível entre os bicos. Medidas internas As orelhas precisam ser colocadas o mais profundamente possível e paralelas à peça. Medidas de profundidade Apóia-se o paquímetro corretamente sobre a peça, evitando que ele fique inclinado. (Para maior segurança nas medições de diâmetros internos, as superfícies de medição das orelhas devem coincidir com a linha de centro do furo.) 49

50 Medidas de ressalto Coloca-se a parte do paquímetro apropriada para ressaltos perpendicularmente à superfície de referência da peça. Fig. 13 Técnica de utilização do paquímetro Para ser usado corretamente, o paquímetro precisa ter seus encostos limpos. A peça a ser medida deve estar posicionada corretamente entre os encostos. É importante abrir o paquímetro com uma distância maior que a dimensão do objeto a ser medido. O centro do encosto fixo deve ser encostado em uma das extremidades da peça. Convém que o paquímetro seja fechado suavemente até que o encosto móvel toque a outra extremidade. Nas medidas internas, as orelhas precisam ser colocadas o mais profundamente possível. O paquímetro deve estar sempre paralelo à peça que está sendo medida. Para maior segurança nas medições de diâmetros internos, as superfícies de medição das orelhas devem coincidir com a linha de centro do furo. Toma-se, então, a máxima leitura para diâmetros internos e a mínima leitura para faces planas internas. No caso de medidas de profundidade, apóia-se o paquímetro corretamente sobre a peça, evitando que ele fique inclinado. Nas medidas de ressaltos, coloca-se a parte do paquímetro apropriada para ressaltos perpendicularmente à superfície de referência da peça. 50

51 Incertezas na medição com paquímetros O paquímetro geralmente possui uma resolução razoável, porém não significa que uma medida realizada com ele seja absolutamente confiável. Qualquer instrumento de medição, seja digital ou analógico, está sujeito a erros e incertezas, que devem ser considerados sempre que se desejar uma medição de boa qualidade. Os erros são imprecisões relacionadas com a utilização do instrumento, como erros relacionados à falta de acuidade visual, erros de paralaxe, isto é, quando o instrumento de observação não permite obter uma informação completa sobre a posição real de determinado objeto, ou referentes à pressão aplicada no paquímetro durante a medição, e podem ser evitados ou minimizados através de uma medição e leitura cuidadosas. As incertezas são inerentes ao instrumento, repetindo-se, segundo um padrão, em todas as medições. Erro de leitura Além da falta de habilidade do operador, outros fatores podem provocar erros de leitura no paquímetro, como: Erro de paralaxe Desvio aparente da agulha de um instrumento de medida, quando não se observa de uma direção vertical a ela. Fig

52 Para não cometer o erro de paralaxe, é aconselhável que se faça a leitura colocando o paquímetro em posição exatamente perpendicular aos olhos. Erro de pressão de medição Esse erro origina-se no jogo do cursor, controlado por uma mola. Pode ocorrer uma inclinação do cursor em relação à régua, o que altera a medida. Tabela das tolerâncias admissíveis no uso de paquímetros EB-971/ABNT B-7507/JIS Capacidade Leitura 0,05 mm Leitura 0,05 mm Leitura 0,02 mm (mm) ± (μm) ± (μm) ± (μm) Tabela

53 Sexta Aula O objetivo dessa aula é mostrar alguns fatores responsáveis por erros de leitura nos paquímetros. Passo 1 / Aula Teórica 10 min Providencie paquímetros para essa aula e durante a explicação teórica, passe-os entre os jovens para serem manuseados. Conservação do paquímetro Posicionar corretamente os bicos principais na medição externa aproximando o máximo possível a peça da escala graduada. Manejar o paquímetro sempre com todo cuidado, evitando choques. Evitar arranhaduras, pois prejudica a graduação. Não pressionar o cursor além do necessário. Limpar e guardar o paquímetro em local apropriado após sua utilização. Passo 2 / Atividade sugerida 40 min Educador, providencie com antecedência peças para que os jovens possam medi-las utilizando o paquímetro dentro da faixa de tolerância estabelecida. 53

54 Sétima Aula Nessa aula, pretende-se capacitar o jovem para usar adequadamente paquímetros através da execução correta da leitura. Passo 1 / Aula prática 50 min Educador, providencie o material a seguir ou substitua-o por outro de seu interesse com antecedência. Material Paquímetro. Paralelepípedo. Arruela metálica. Divida os jovens em duplas, entregue uma cópia da tabela a seguir para cada dupla e recolha no final da aula. Faça a correção comentada e entregue na próxima aula. 54

55 Prática 1 Com um paquímetro, determine as medidas das dimensões do paralelepípedo e registre na tabela abaixo. Ordem 1 2 Comprimento(c) (mm) Largura (l) (mm) Altura (h) (mm) Volume (v) (mm 3 ) Análise dos dados 1 Complete a última coluna da tabela acima calculando o volume do paralelepípedo. 2 Determine o valor médio para o volume do paralelepípedo. 55

56 Oitava Aula Nessa aula será mostrado o instrumento que faz a leitura de centésimos de milímetro de maneira simples. Passo 1 / Aula Teórica 50 min Educador, traga para essa aula todos os tipos de micrômetro disponíveis e durante a explicação teórica, passe-os para os jovens manusearem. Micrômetro Instrumento de medição de medidas lineares, utilizado quando a medição requer uma precisão acima da possibilitada com um paquímetro e é fabricado com resolução entre 0,01 mm e 0,001 mm. De um modo geral é conhecido como micrômetro, mas na França é denominado Palmer em homenagem ao seu inventor. Fig. 1 56

57 Componentes de um micrômetro O micrômetro é constituído por uma garra fixa (1) e outra móvel (2), uma escala fixa (3) graduada com marcações de 0,5 mm, uma escala móvel (4) conhecida como tambor e graduada em 0,01 mm. Fig. 2 A catraca (5) permite o ajuste da garra de espera móvel (2) às dimensões do objeto a ser medido sem forçar o parafuso micrométrico existente no interior do tambor e da escala (3). Quando o parafuso micrométrico executa uma volta completa, ele avança uma distância igual ao seu passo igual a 0,5 mm, correspondendo a 0,5 mm da escala (3), nos fornecendo os centésimos de milímetros em uma medição de comprimento. Características do micrômetro Capacidade Normalmente é de 25 mm (1 ), variando o tamanho do arco de 25 em 25 mm (1 em 1 ), podendo chegar a mm (80 ). Resolução Pode ser de 0,01 mm, 0,001 mm, 0,001 ou 0,0001. No micrômetro de 0 a 25 mm ou de 0 a 1, quando as faces dos contatos estão juntas, a borda do tambor coincide com o traço zero da bainha. A linha longitudinal gravada na bainha coincide com o zero da escala do tambor. É importante dar maior ênfase aos micrômetros que os jovens mais usarão. 57

58 Fig. 3 Tipos de micrômetro De profundidade Conforme a profundidade a ser medida, utilizam-se hastes de extensão que são fornecidas juntamente com o micrômetro. Fig. 4 Com arco profundo Serve para medições de espessuras de bordas ou de partes salientes das peças. Fig. 5 58

59 Com disco nas hastes O disco aumenta a área de contato possibilitando a medição de papel, pano, borracha, entre outros, e é empregado também para medir dentes de engrenagens. Fig. 6 Para medição de roscas Fig. 7 Alargadores Ferramentas que servem para alargar e acabar furos. Com contato em forma de V Especialmente usado para medição de ferramentas de corte que possuem número ímpar de cortes (alargadores). Fig. 8 59

60 Para medir paredes de tubos Fig. 9 Contador mecânico É para uso comum, porém sua leitura pode ser efetuada no tambor ou no contador mecânico. Fig. 10 Digital eletrônico Ideal para leitura rápida. Fig

61 Nona Aula Nessa aula os jovens devem observar o funcionamento de micrômetros e fazer leituras com esses equipamentos, utilizando o sistema métrico. Passo 1 / Exercícios 20 min Exercício disponível no final do caderno. Educador, providencie cópias da atividade para todos os jovens e, ao final, faça a correção oral. Passo 2 / Aula teórica Funcionamento do micrômetro 30 min Assemelha-se ao funcionamento de um parafuso e uma porca. Então, há uma porca fixa e um parafuso móvel que, se der uma volta completa, provocará um deslocamento igual ao seu passo (distância que o fuso micrométrico avança a cada volta do tambor). Desse modo, dividindo-se a cabeça do parafuso, podese avaliar as frações menores do que uma volta e, com isso, medir comprimentos menores do que o passo do parafuso. Manuseio do micrômetro Colocar o objeto a ser medido entre as faces das garras (conforme figura a seguir). Girar o tambor até que estejam próximas de encostar o objeto a ser medido. Utilizando a catraca do micrômetro, girar a mesma até que as garras encostem suavemente no objeto. 61

62 Fazer a leitura da medida identificando o traço na escala visível, bem como a fração do passo no tambor do micrômetro. Realizando uma medida com um micrômetro Fig. 12 Resolução de micrômetro com 0,01 mm (sistema métrico) A resolução de uma medida tomada em um micrômetro corresponde ao menor deslocamento do seu fuso. Então: passo resolução = número de divisões do tambor Exemplo: Se o passo de uma rosca é de 0,5 mm, sua resolução será: 0,5mm Resolução = = 0,01mm 50 Assim, girando o tambor, cada divisão provocará um deslocamento de 0,01 mm de fuso. 62

63 Leitura do micrômetro com resolução 0,01 mm 17 mm 0,32 mm 0,5 mm Fig. 13 Lê-se os milímetros inteiros na escala da bainha. Escala dos milímetros da bainha = 17,00 mm Lê-se os meios milímetros da escala da bainha. Escala dos meios milímetros da bainha = 0,5 mm Lê-se os centésimos de milímetro na escala do tambor. Escala centesimal do tambor = 0,32 mm Leitura total = 17,00 + 0,5 + 0,32 = 17,82 mm Conservação Limpar o micrômetro com um pano limpo e macio (flanela). Com um pincel passar no micrômetro vaselina líquida. Guardar o micrômetro em um lugar apropriado, evitando a umidade e a poeira. Tomar cuidado para não riscar ou danificar o micrômetro e sua escala. 63

64 Décima Aula Nessa aula os jovens estudarão como se medem as partes internas e externas de uma peça. Passo 1 / Aula teórica Micrômetro interno Usado para medir as partes internas de uma peça. 15 min Tipos de micrômetro interno De três contatos Usado exclusivamente para realizar medidas em superfícies cilíndricas internas, permitindo leitura rápida e direta. Sua principal característica é ser autocentrante, devido à forma e à disposição de suas pontas de contato que formam entre si um ângulo de 120 o. Fig. 14 De três contatos com pontas intercambiáveis Apropriado para medir furos roscados, canais e furos sem saída, pois suas pontas podem ser trocadas de acordo com a peça a ser medida. cabeça corpo bainha catraca indicação da capacidade tambor Fig. 15 passo do fuso micrométrico resolução = número de divisões do tambor resolução = 0,005 mm 64

65 De dois contatos São o tubular e o tipo paquímetro. Tubular É empregado para medições internas acima de 30 mm. Este micrômetro utiliza hastes de extensão de 25 a mm. Fig. 16 Tipo paquímetro Serve para medidas acima de 5 mm e, a partir daí, varia de 25 em 25 mm. Fig. 17 Micrômetro externo Usado para medir a parte externa de uma peça. Fig

66 Passo 2 / Atividade sugerida 35 min Agrupe os jovens em duplas ou trios. Forneça material para cada grupo e peça que façam as medições, registrando-as. A seguir, uma sugestão de peça e que medições devem ser feitas. Educador, providencie com antecedência, peças para serem medidas. 1 Medir o diâmetro de uma peça conforme indicado na figura (dada como sugestão). Cada diâmetro deverá ser medido três vezes utilizando os micrômetros indicados e complete a tabela 1 abaixo. Fig

67 Cotas Leitura (mm) D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 Tabela 1 Resultado da medição com micrômetros. D 6 Décima Primeira Aula O objetivo dessa aula é oportunizar situações práticas de medições com micrômetros, registrando-as. Passo 1 / Aula prática 50 min Orientações: 1 Agrupe os jovens em trios. 2 Forneça as peças e peça para realizarem medições com micrômetro, emitindo relatório de inspeção. 3 Solicite a preparação de um registro dos resultados das medidas das peças contendo: Característica dos instrumentos utilizados para a medição (capacidade, resolução, marca e identificação). Certificados de calibração. Condições ambientais. Dados de inspeção visual (riscos, batidas e outros danos). Tabela contendo as medições efetuadas. Educador, providencie com antecedência peças para medição e micrômetros para medí-los. 67

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69 3 Instrumentos de medição por comparação Na busca constante de melhoria da qualidade da empresa, são necessários instrumentos de controle versáteis e sofisticados. Nesse capítulo serão mostrados esses instrumentos e as formas previstas para a montagem de peças que funcionem adequadamente. Objetivos Compreender o funcionamento do relógio controlador. Manusear o relógio comparador. Fazer leitura com relógio comparador. Realizar medições de controle geométrico. 69

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71 Primeira Aula O objetivo dessa aula é fazer com que os jovens conheçam o relógio comparador. Passo 1 / Aula teórica Relógio comparador 40 min É um instrumento de medição por comparação, isto é, medição indireta, como observamos na segunda aula, dotado de uma escala e um ponteiro, ligados por mecanismos diversos a uma ponta de contato. O comparador centesimal é um instrumento comum de medição por comparação. As diferenças nele percebidas pela ponta de contato são amplificadas mecanicamente e irão mover o ponteiro rotativo diante da escala. Se o ponteiro girar no sentido horário, a diferença é positiva, isto significa que a peça apresenta maior dimensão que a estabelecida. Se o ponteiro girar no sentido anti-horário, a diferença será negativa, ou seja, a peça apresenta menor dimensão que a prevista. Existem vários modelos de relógios comparadores, mas os mais utilizados possuem resolução de 0,01 mm. O curso do relógio também varia de acordo com o modelo, porém os mais comuns são de 1 mm, 10 mm, 250 ou 1. Fig. 1 71

72 Em alguns modelos, a escala dos relógios se apresenta perpendicularmente em relação à ponta de contato (vertical). E caso apresentem um curso que implique mais de uma volta, os relógios comparadores possuem além do ponteiro normal, outro menor denominado contador de voltas do ponteiro principal. Relógio vertical Fig. 2 Alguns relógios trazem limitadores de tolerância, que são móveis, podendo ser ajustados nos valores máximo e mínimo permitidos para a peça que será medida. Existem também acessórios que se adaptam aos relógios comparadores, cuja finalidade é possibilitar controle em série de peças, medições especiais de superfícies verticais de profundidade, de espessuras de chapas, entre outras. Medidores de profundidade Fig. 3 72

73 Medidores de espessura Fig. 4 Os relógios comparadores podem ser usados também para furos, que têm por vantagens a constatação rápida e em qualquer ponto da dimensão do diâmetro ou de defeitos como conicidade, ovalização, etc. Consiste basicamente em um mecanismo que transforma o deslocamento radial de uma ponta de contato em movimento axial transmitido a um relógio comparador, no qual pode-se obter a leitura da dimensão. O instrumento deve ser previamente calibrado em relação a uma medida-padrão de referência. Esse dispositivo é conhecido como medidor interno com relógio aparador ou súbito. Relógio comparador eletrônico Fig. 5 Possibilita a leitura rápida indicando instantaneamente a medida no display em milímetros, com conversão para polegada, zeragem em qualquer ponto e com saída para miniprocessadores estatísticos. A aplicação é semelhante a um relógio comparador comum. 73

74 Nos comparadores mais usados, uma volta completa do ponteiro corresponde a um deslocamento de 1 mm da ponta de contato. Como o mostrador tem 100 divisões, cada divisão equivale a 0,01 mm. Fig. 6 Conservação Descer suavemente a ponta de contato sobre a peça. Levantar um pouco a ponta de contato ao retirar a peça. Evitar choques, arranhões e sujeira. Manter o relógio guardado no estojo. Os relógios devem ser lubrificados internamente nos mancais das engrenagens. Passo 2 / Exercícios 10 min Proponha para os jovens as questões a seguir e faça uma discussão comentada. Assinale a alternativa correta. 1 O ponteiro do relógio comparador é ajustado ao zero da escala por meio de: a Limitador de tolerância b Aro giratório c Ponta de contato d Alavanca 2 Nos relógios comparadores comuns, cada volta completa do ponteiro equivale a 1 mm. Como o mostrador tem 100 divisões, cada divisão vale em mm: a 0,01 b 0,002 c 0,001 d 0,1 74

75 3 Cite, justificando, quatro fatores que influenciam na conservação do relógio comparador. Educador, no final do caderno você encontrará o gabarito Segunda Aula A Leitura de relógio comparador e suas aplicações serão os objetivos dessa aula. Passo 1 / Aula teórica Leitura de relógio comparador 20 min A posição inicial do ponteiro pequeno mostra a carga inicial ou de medição. Deve ser registrado se a variação é positiva ou negativa. Atenção: A seta fora do relógio indica o sentido do movimento do ponteiro. Leitura = 1,55 mm Fig. 7 75

76 Leitura = -3,78 mm Fig. 8 Aplicações dos relógios comparadores Verificação do paralelismo. Paralelismo é a condição de uma linha ou superfície ser eqüidistante em todos os seus pontos de um eixo ou plano de referência. Fig. 9 Verificação da concentricidade. Concentricidade condição segundo a qual os eixos de duas ou mais figuras geométricas são coincidentes. Fig

77 Verificação de superfícies planas. Fig. 11 Ao selecionar um relógio comparador devemos considerar os seguintes aspectos: Leitura Deve estar na faixa de 1/10 da tolerância a ser medida. Curso Deve abranger toda a extensão de medida. Dimensões Deve ser o maior possível, que satisfaça a leitura, o curso e os requisitos de adaptação no local de uso. Geometria A ponta de conato deve ser selecionada de modo a se adaptar ao local de medição. Passo 2 / Exercício 30 min Exercício disponível no final do caderno. Educador, providencie cópias do exercício para os jovens. Ao final, faça a correção comentada. 77

78 Terceira Aula Nessa aula serão comparadas as propriedades do aço de baixo carbono com o ferro fundido cinzento por meio dos processos de dobra e corte desses materiais. Passo 1 / Aula teórica Tolerância geométrica 40 min Variações aceitáveis das formas e das posições dos elementos na execução de uma peça. Tolerância geométrica de forma Na aula 10 mostramos que tolerâncias dimensionais são apropriadas para muitos produtos. Entretanto para peças usinadas com grande precisão, a variação permitida na forma (geométrica e tamanho) e posição pode exigir maior cuidado. Esta parte da norma controla linearidade, planeza, circularidade, cilindricidade, entre outras. Erro de forma É a diferença entre a superfície real da peça e a forma geométrica teórica. A forma de um elemento (ponto, reta e plano) será correta quando cada um dos seus pontos for igual ou inferior à tolerância dada. Definições segundo NBR 6405/1988 Superfície real é aquela que separa o corpo do ambiente. Superfície geométrica é a superfície isenta de erros, ideal, prescrita no desenho. Superfície efetiva é a superfície real deformada pelo instrumento. Perfil real é o corte da superfície real. 78

79 Perfil geométrico é o corte da superfície geométrica. Perfil efetivo é o corte da superfície efetiva. O perfil geométrico e o perfil efetivo são diferenciados por erros apresentados pela superfície em exame. Erros macrogeométricos Detectáveis com instrumentos tradicionais. Erros microgeométricos Detectáveis somente por rugosímetros (aparelhos que possibilitam avaliar com exatidão se a peça apresenta o estado de superfície adequado ao seu funcionamento). Rugosidade Consiste nas marcas ou sulcos deixados pela ferramenta utilizada para produzir a peça. Características afetadas pelas tolerâncias Retiléneidade FORMA Para elementos isolados Planeza Circularidade Cilindricidade Forma de uma linha qualquer Forma de uma superfície qualquer Tabela 1 Notações e simbologia dos erros macrogeométricos. Tolerância de forma Planeza Símbolo A tolerância de planeza corresponde à distância t entre dois pontos ideais imaginários, entre os quais deve encontrar-se a superfície real da peça. Fig

80 Quando no desenho do produto, não se especifica a tolerância de planeza, admite-se que ela pode variar, desde que não ultrapasse a tolerância dimensional. Tolerâncias mais aceitas na planeza: Torneamento = 0,01 a 0,03 mm Fresamento = 0,02 a 0,05 mm Retífica = 0,005 a 0,01 mm Retilineidade Símbolo É a condição pela qual cada linha deve estar limitada dentro do valor de tolerância especificada. Se o valor da tolerância vier precedido pelo símbolo Æ, o campo de tolerância será limitado por um cilindro. Fig. 13 Especificação do desenho: O eixo do cilindro de 20 mm de diâmetro deverá ser compreendido em uma zona cilíndrica de 0,3 mm de diâmetro. Fig

81 Circularidade Símbolo É a condição pela qual qualquer círculo deve estar dentro de uma faixa definida por dois círculos concêntricos (mesmo centro), distantes no valor da tolerância especificada. Especificação do desenho: Fig. 15 O campo de tolerância em qualquer seção transversal é limitado por dois círculos concêntricos e distante 0,5 mm. Cilindricidade Símbolo Quando uma peça é cilíndrica, a forma real da peça fabricada deve estar situada entre as superfícies de dois cilindros que têm o mesmo eixo e raios diferentes. Especificação do desenho: Fig. 16 A superfície considerada deve estar compreendida entre dois cilindros coaxiais (mesmo eixo) cujos raios diferem 0,2 mm. 81

82 Fig. 17 Passo 2 / Exercícios 10 min Exercício disponível no final do caderno. Educador, providencie cópias do exercício e entregue aos jovens. Quarta Aula O objetivo dessa aula é mostrar aos jovens como se determina a tolerância de posição de peças conjugadas para que a montagem possa ser feita. Passo 1 / Aula teórica Tolerância de posição 50 min Quando tomamos como referência a posição, três tipos de tolerância devem ser considerados: de localização; de concentricidade e de simetria. Posição Símbolo 82

83 Especificação do desenho: Fig. 18 De concentricidade Símbolo Quando duas ou mais figuras geométricas planas regulares têm o mesmo centro. Especificação do desenho: Fig. 19 De simetria Símbolo O campo de tolerância é limitado por duas retas paralelas ou por dois planos paralelos distantes no valor especificado e dispostos simetricamente em relação ao eixo (plano) de referência. 83

84 Especificação do desenho Tolerância de batimento Quando um elemento dá uma volta completa em torno do seu eixo de rotação, ele pode sofrer deslocamentos em relação ao eixo. Então entendemos que a tolerância de batimento delimita o deslocamento (oscilação) aceitável do elemento. A tolerância de batimento pode ser: Axial (refere-se a eixo) Quer dizer balanço no sentido do eixo. O campo de tolerância fica delimitado por dois planos paralelos entre si a uma distância t e que são perpendiculares ao eixo de rotação. Radial É verificada em relação ao raio do elemento quando o eixo der uma volta completa. O campo de tolerância fica delimitado por um plano perpendicular ao eixo de giro que define dois círculos concêntricos de raios diferentes. A diferença t dos raios corresponde à tolerância radial. As tolerâncias de balanço são indicadas nos desenhos técnicos precedidas do símbolo 84

85 85 Tabela 2

86 Quinta Aula Nessa aula, os jovens realizarão uma atividade prática utilizando equipamentos para verificação de forma de peças. Passo 1 / Aula prática 50 min Para a execução dessa atividade, divida os jovens em pequenos grupos. Equipamentos necessários: 1 relógio comparador digital. 2 prismas. 3 suportes de nivelamento. 1 mesa entre pontos. Peças a serem medidas (2 discos e 2 eixos). Educador, não esqueça de providenciar os equipamentos com antecedência. Procedimentos: Planeza e paralelismo. Prender cada relógio comparador no suporte. Utilizando os três suportes niveladores nivelar as peças e proceder as medições de paralelismo e de planeza de acordo com o que foi visto na aula teórica. Número da peça 1 2 Planeza Face 1 Face 2 Tabela 3 Planeza e paralelismo dos discos. Paralelismo 86

87 Resposta nos prismas da Peça 1. Fig. 20 Resposta nos prismas da Peça 2. Fig

88 88

89 4 Instrumentos de medidas angulares Nesse capítulo será visto o instrumento de medidas angulares, o seu funcionamento, manuseio e leitura. Objetivos Realizar medições com o auxílio do goniômetro. Fazer a leitura com goniômetros. Manusear o goniômetro. 89

90 90

91 Primeira Aula Nessa aula será mostrado um dos instrumentos de verificação de medidas angulares. Passo 1 / Aula teórica Goniômetro 40 min Instrumento de verificação ou medição de medidas angulares. O goniômetro mais simples, também conhecido como transferidor de grau, é usado em medidas angulares que não necessitam muito rigor. Sua menor divisão é de 1 o. Fig. 1 Chama-se de ângulo reto o ângulo que mede 90º. Unidades de medida angular grau (símbolo: o ); minuto (símbolo: ); segundo (símbolo: ). 91

92 Tipos de goniômetro Os goniômetros abaixo são bastante usados, pois podemos observar as medidas de um ângulo agudo (menor que 90 0 ) e de um ângulo obtuso (maior que 90 0 ). Fig. 2 Na figura abaixo temos o goniômetro de precisão. Fig. 3 92

93 Nele observamos que o disco graduado apresenta quatro graduações de 0 o a 90 o. O articulador gira com o disco de vernier e em sua extremidade há um ressalto adaptável à régua. Exemplos de aplicação do goniômetro Fig. 4 Passo 2 / Atividade sugerida 10 min Propor uma discussão entre os jovens solicitando que eles apresentem, pelo menos, 5 exemplos de aplicação do goniômetro. Segunda Aula Nessa aula será trabalhada a leitura de goniômetros. Passo 1 / Aula teórica Cálculo da resolução 30 min Na leitura do nônio, utilizamos o valor 5 (5 minutos) para cada traço do nônio. Então, se é o 2 o traço no nônio que coincide com um traço da escala fixa, adicionarmos 10 aos graus lidos na escala fixa; se é o 3 0 traço, adicionamos 15 ; se é o 4 o, 20. A resolução do nônio é dada da mesma maneira que em outros instrumentos de medidas com nônio, ou seja, divide-se a menor divisão do disco graduado pelo número de divisões do nônio. 93

94 Exemplo: Resolução = 1 = 60 = Leitura do goniômetro o Os graus inteiros são lidos na graduação do disco com o traço zero do nônio. Na escala fixa, a leitura pode ser feita tanto no sentido horário quanto no sentido antihorário. A leitura dos minutos, por sua vez, é realizada a partir do zero nônio, seguindo a mesma direção da leitura em graus. Leitura dos graus = 24 o Leitura dos minutos = 10 Leitura completa = 24 o 10 Fig. 5 Conservação Guardar o material em lugar apropriado. Não expô-lo à umidade e ao sol. Evitar quedas e contato com ferramentas de oficina. Passo 2 / Exercícios 20 min Exercício disponível no final do caderno. Educador, providencie cópias do exercício e entregue aos jovens. 94

95 Terceira Aula Nessa aula será trabalhada a leitura de goniômetros. Passo 1 / Aula teórica 30 min Esta atividade deve ser feita em pequenos grupos. Passo 2 / Aula prática 50 min Educador, providencie as peças com antecedência, assim como os instrumentos de medidas necessários. Quanto às questões, tire cópias ou coloque-as na lousa. 1 Existe diferença entre o nônio utilizado em instrumentos de medição linear como, por exemplo, paquímetro, e os de medição de ângulos? Justifique a sua resposta. 2 Determinar os ângulos de três peças diferentes fazendo três medidas de cada uma e complete a tabela abaixo. Goniômetro Leitura (º ) Peça 1 Peça 2 Peça 3 Tabela 1 95

96 Quarta Aula Nessa aula será realizada avaliação referente aos conceitos trabalhados anteriormente. Considerações a respeito da avaliação: 1 Marque a data da avaliação com antecedência de modo a permitir que os jovens se preparem. 2 Não esqueça de providenciar cópias para todos os jovens. 3 A prova é individual. 96

97 PROJETO ESCOLA FORMARE CURSO:... ÁREA DO CONHECIMENTO: Sistemas e Instrumentos de Medida Nome...Data:.../.../... Avaliação Teórica 1 A manutenção é um tipo de ação baseada no conhecimento das condições de cada um dos componentes das máquinas e equipamentos. Esses dados são obtidos por meio de um acompanhamento do desgaste das peças vitais de conjuntos de máquinas e de equipamentos. Testes periódicos são efetuados para determinar a época adequada para substituições ou reparos de peças. Esse tipo de manutenção é a manutenção: a preditiva b corretiva c proativa d preventiva 2 Observe o desenho técnico do rolamento abaixo: 97

98 Em relação à representação das tolerâncias geométricas desta peça, a afirmativa que não se aplica ao desenho é: a A tolerância de excentricidade do furo é de 0,02 mm. b A tolerância de paralelismo da linha de simetria vertical da esfera é de 0,03 mm em relação à lateral direita indicada com a letra A. c A tolerância de batida radial no ponto indicado é de 0,03 mm em relação ao eixo de simetria do furo. d A tolerância de batida axial no ponto indicado é de 0,05 mm em relação ao eixo de simetria do furo. e A tolerância de coaxialidade do furo em relação ao diâmetro eterno do rolamento é determinada indiretamente pelas tolerâncias de cilindricidade e paralelismo. 3 Faça a leitura do micrômetro abaixo. 4 Analise o desenho técnico e complete as frases. a A tolerância aplicada neste desenho é... b O valor da tolerância é de... 98

99 5 Observe qual é a leitura do relógio comparador abaixo e assinale, justificando, a alternativa correta. a 4,55 mm b 0,55 mm c 1,55 mm d 1,55 mm 6 Faça a leitura do goniômetro abaixo. 99

100 100

101 5 Metrologia de superfície Nesse capítulo será falado sobre o bom nivelamento de equipamentos e máquinas como um dos fatores a ser considerados em termos de alinhamento geométrico e de trabalho eficiente e qualidade de produto. Objetivos Entender a importância do alinhamento. Manusear adequadamente o nível de bolha e a laser. Usar o teodolito. 101

102 102

103 Primeira Aula Medições de qualidade somente podem ser obtidas com equipamentos que atendam a determinados critérios de operação e precisão. O objetivo dessa aula é falar sobre esses equipamentos. Passo 1 / Aula teórica Alinhamento geométrico 40 min Importância do alinhamento geométrico Para ter maior eficiência e poder operar de forma adequada, as máquinas e equipamentos em geral precisam estar alinhados geometricamente e nivelados. O alinhamento geométrico pode ser entendido como a relação existente entre o plano geométrico de todos os elementos constituintes de uma máquina. A importância reside no fato de que deve haver harmonia entre os diversos conjuntos mecânicos existentes nas máquinas para que o todo funcione de modo eficaz. Fatores que influenciam na projeção de um equipamento O centro de gravidade da máquina-lugar, onde está o ponto de equilíbrio do peso de todo o conjunto. Dimensionamento do seu curso de trabalho. Observe que o lado direito da mesa (figura a seguir) possui mais massa e, conseqüentemente, mais peso desse lado. Com isso notamos que o alinhamento geométrico fica prejudicado, pois a condição de apoio do sistema não satisfaz às necessidades. 103

104 Fig. 1 Nesse caso, diz-se que o nível apresenta um erro de colimação, ou seja, a linha visada forma um determinado ângulo com a horizontal. A presença deste problema no nível causará um erro na leitura na mira proporcionalmente à distância. Efeito do erro de colimação Fig. 2 Concluímos que os elementos relacionados entre si devem ser nivelados e alinhados geometricamente nos planos horizontais e verticais, e esses planos devem ser alinhados e nivelados entre si. Passo 2 / Atividade sugerida 20 min Discuta com os jovens acerca do seguinte texto. O transporte de uma máquina exige técnica e habilidade das pessoas envolvidas nessa operação. Se todos os cuidados forem tomados, garante-se a preservação do alinhamento geométrico original da máquina. 104

105 Segunda Aula O objetivo dessa aula é mostrar os instrumentos e procedimentos para o nivelamento. Passo 1 / Aula teórica Instrumentos mais comuns para nivelar máquinas e equipamentos: 50 min Nível de bolha de base plana. Nível de bolha quadrangular. Nível eletrônico. Fig. 3 Nivelar procedimentos O nivelamento segue procedimentos e parâmetros normalizados, e deve ser feito inicialmente no sentido longitudinal e, posteriormente, transversal. 105

106 Fig. 4 Havendo necessidade de efetuar acertos, trabalha-se acionando os niveladores de base. Estando o equipamento nivelado, deve-se efetuar o aperto dos parafusos de fixação. Após essa operação, volta-se a conferir o equipamento para checar se ocorreu alteração de nivelamento anterior. Constatadas as alterações, volta-se a nivelar, porém, sem desapertar totalmente os parafusos. Ao se atingir novamente as condições desejadas, confere-se o aperto final. Esse procedimento deverá ser repetido até que se atinja o nivelamento com o aperto final dos parafusos de fixação. Após o nivelamento da máquina é conveniente colocá-la para funcionar em vazio durante um certo período de tempo. Após esse período, o nivelamento deverá ser conferido novamente para novos ajustes, se necessário. Fatores que interferem em um nivelamento de acordo com as especificações: Torção da própria estrutura da máquina causada por transporte inadequado. Tensões internas do próprio material utilizado na fabricação da máquina. Instabilidade da fundação onde a máquina encontrase assentada. Presença de forças desbalanceadas provocadas pelo assentamento irregular dos elementos de fixação. Eliminando esses fatores interferentes, o nivelamento poderá ser obtido. 106

107 Aproveite esse momento para colocar fatos de seu conhecimento que sejam ligados ao tema. Terceira Aula O objetivo dessa aula é mostrar os instrumentos e procedimentos para o nivelamento. Passo 1 / Aula teórica Nível Instrumento destinado a gerar um plano horizontal de referência para calcular desníveis entre pontos. 40 min Nivelamento geométrico Método usado somente na leitura de réguas ou miras graduadas, não envolvendo ângulos. O aparelho utilizado deve estar estacionado a meia distância entre os pontos (ré e vante), dentro ou fora do alinhamento a medir. Leitura de ré Medida da mira (régua) quando colocada em um ponto de altura conhecida. Leitura de vante Medida da mira quando colocada em um ponto que se quer determinar a altura. Nível de bolha Tem a finalidade de determinar a horizontalidade de um plano ou de uma reta que está em repouso. Os níveis são constituídos de um recipiente de vidro devidamente arqueado e vedado, em cujo interior se acha um líquido, o qual deve ser de difícil congelamento, baixa densidade (ação rápida) e não deve atacar as paredes de vidro do nível. Deve ser relativamente estável em volume para variações normais de temperatura. Como o líquido não enche completamente o recipiente, forma-se no interior do mesmo uma bolha de ar, daí a denominação deste instrumento. É importante ressaltar que o tamanho da bolha interfere na velocidade de seu deslocamento dentro 107

108 do tubo de nível, sendo que as bolhas pequenas deslocam-se mais lentamente que as maiores. Como cada comprimento da bolha se altera com a temperatura, recomenda-se que durante os trabalhos o nível esteja protegido da luz solar direta ou de outra fonte de luz. Nível a laser É um nível automático, cujo funcionamento está baseado na tecnologia do infravermelho. É utilizado na obtenção de distâncias verticais ou diferenças de nível, e também não mede ângulos. Para a medida dessas distâncias é necessário o uso do conjunto detector laser, que deve ser montado sobre uma régua de alumínio, metal ou fibra de vidro. Estadimetria ou taqueometria É um processo indireto de medição de distâncias. Colimar Observar, visar, mirar com instrumento apropriado. É um aparelho peculiar, pois não apresenta luneta nem visor LCD. A leitura da altura da régua utilizada no cálculo das distâncias por estadimetria é efetuada diretamente sobre a mesma com o auxílio do detector laser pela pessoa encarregada de segurá-lo. Os detectores se iluminam e soam uma campainha ao detectar o raio laser emitido pelo nível. O alcance desse tipo de nível depende da marca, enquanto a precisão depende da sensibilidade do detector e da régua utilizada. Passo 2 / Atividade sugerida 10 min Peça aos jovens que citem aplicações de nível de bolha e nível a laser e faça o registro na lousa. 108

109 Quarta Aula O objetivo dessa aula é falar sobre um dos instrumentos que medem ângulos: o teodolito. Passo 1 / Aula teórica Teodolito 50 min A finalidade principal de um teodolito é a medida de ângulos horizontais e verticais. Indiretamente, pode-se medir distâncias que, relacionadas com os ângulos verticais, possibilitam obter tanto a distância horizontal entre dois pontos quanto a diferença de nível entre os mesmos. Fig

110 Sistema de eixos de um teodolito Fig. 6 Eixo V V (eixo vertical) É o eixo principal. Eixo H H (eixo horizontal) É o eixo secundário transverso, rotação da luneta. Eixo Z Z Eixo óptico da luneta, também conhecido como eixo de pontaria, linha de visada ou linha de colimação. Eixo L L Eixo do nível da alidade, que corresponde à reta tangente ao ponto central do tubo do nível. Elementos básicos de um teodolito Níveis de bolha Limbo ou círculo É a parte específica do teodolito onde são efetuadas as gravações das divisões angulares. Então os teodolitos possuem dois limbos: o vertical e o horizontal. Nos aparelhos de leitura externa os limbos são geralmente confeccionados em alumínio, latão ou de uma combinação de outros materiais, normalmente antimagnéticos. Nestes tipos de limbo, as gravações das divisões angulares são efetuadas diretamente no material, geralmente em baixo-relevo. 110

111 Estas divisões angulares são geralmente de 30 ou de 20. Para a obtenção da leitura de valores inferiores a estas graduações, utiliza-se um acessório adaptado ao limbo conhecido como nônio ou vernier. Nos aparelhos de leitura interna, os limbos são de cristal e a gravação das divisões angulares são efetuadas por processos químicos. Os limbos são presos a uma armação metálica que gira em torno do eixo respectivo através de quatro ou mais parafusos, que são também utilizados para fazer a coincidência do centro geométrico de rotação com o eixo do limbo. Lunetas Utilizadas nos teodolitos e níveis, são geralmente constituídas de um tubo e três sistemas de lentes: Objetiva Deve ter grande distância focal e um diâmetro maior para convergir o máximo de luz. Ocular De distância focal menor que serve como uma lupa, aumentando as dimensões da imagem fornecida pela objetiva. Focalização Conjunto móvel contendo a lente analisadora entre a objetiva e a ocular. Sistema de eixo da alidade Os teodolitos podem ser: Repetidores A alidade gira em torno de dois eixos independentes, sendo um dentro do outro (eixo duplo), de modo a permitir que se consiga visar uma determinada direção com uma leitura horizontal qualquer. Podemos introduzir uma leitura de 0 o e visar qualquer direção com esta leitura registrada. Reiteradores O eixo é único e, quando se gira a alidade, o ângulo horizontal sempre se modifica. Alidade Instrumento semelhante a uma régua, normalmente de madeira ou metal, que se desloca de modo circular em torno de uma escala, usada na topografia para a medição de ângulos. 111

112 Quinta Aula Nessa aula os jovens serão orientados a fazerem a montagem de um teodolito. Passo 1 / Aula prática Montagem de teodolito 50 min Material necessário: a 1 copo plástico b Tampa do copo plástico c Xerox de um transferidor alinhada e colada em uma base quadrada de papelão. d 1 pedaço de arame fino com cerca de 15 cm de comprimento. e Pedaço com a mesma medida de um tubo de alumínio de antena de TV. Fig. 7 Educador, para a realização dessa atividade, divida os jovens em pequenos grupos e não esqueça de providenciar os materiais com antecedência. 112

113 Montagem A precisão A tampa do copo servirá de base para a rotação do teodolito e deverá ser colada de cabeça para baixo de modo que seu centro coincida com o centro do transferidor, o que dará mais precisão ao teodolito. Para encontrar o centro da tampa, trace nela dois diâmetros. Faça um furo onde eles se cruzarem. Use o arame fino como guia para alinhar o centro da tampa com o centro do transferidor. O ponteiro Fig. 8 O arame fino será o ponteiro do teodolito, que permitirá fazer a leitura em graus no transferidor. Para instalá-lo, faça dois furos diametralmente opostos na lateral do copo, próximo de sua boca (use o diâmetro marcado na tampa como guia para fazer esses furos), e passe o arame pelos furos deixando-o atravessado no copo. A mira Fig. 9 O tubo da antena será a mira por onde você avistará os pontos a serem medidos. Cole o tubo na base do copo de forma que ele fique paralelo ao ponteiro (arame fino). Para refinar essa mira, cole na extremidade do tubo dois pedaços de linha formando uma cruz. 113

114 Fig. 10 Pronto para usar Finalize encaixando o copo na tampa. A versão caseira funciona como o aparelho verdadeiro. Com ele você mede, a partir da sua posição, o ângulo formado entre dois outros pontos. Na horizontal ou na vertical, basta alinhar a indicação 0 o do transferidor com um dos pontos e girar a mira até avistar o outro ponto. O ponteiro indicará a quantidade de graus até avistar o outro ponto. O ponteiro indicará de quantos graus é a variação. Sexta Aula Nessa aula serão comparadas as propriedades do aço de baixo carbono com o ferro fundido cinzento por meio dos processos de dobra e corte desses materiais. Passo 1 / Exercício 30 min Os jovens, em duplas, devem responder às questões a seguir em uma folha avulsa. Recolha esse material ao final da aula e entregue aos jovens na aula seguinte com os devidos comentários. 114

115 Exercício 1 Como se faz o nivelamento de uma máquina? 2 Qual a importância do alinhamento geométrico? 3 Teodolito. Descreva-o. 115

116 116

117 Exercícios Capítulo 1 Quarta Aula 1 Demonstre que 1 pé = 12 polegadas. 2 Tem-se em casa uma furadeira e um conjunto de brocas medidas em milímetros. Para instalar a secadora de roupas é necessário fazer um furo na parede de 5/16. Qual a medida da broca que se precisa usar para o furo? 3 Um trabalhador deve remover um parafuso sextavado de 7/16 de polegada. Em sua caixa de ferramentas ele só dispõe das chaves baseadas no sistema métrico. Como 1 polegada equivale a 25,4 cm, ele procura a que mais se aproxima para um uso emergencial, que é a chave para parafusos sextavados de: a) 6 mm b) 9 mm c) 12 mm d) 18 mm e) 20 mm 117

118 Capítulo 1 Oitava Aula 1 O trabalhador precisa medir a peça abaixo para seu supervisor. Que medida encontrou? Admitindo que as medidas sejam dadas em centímetros. 2 Determine a distância A no desenho seguinte (admitindo que a unidade usada seja o metro). 3 Identifique as medidas, escrevendo 1, 2, 3 ou 4 nos parênteses. (1) milímetro ( ) 0,5 mm (2) décimos de milímetro ( ) 0,008 mm (3) centésimos de milímetro ( ) 3 mm (4) milésimos de milímetro ( ) 0,04 mm ( ) 0,6 mm ( ) 0,003 mm 4 Faça as transformações que se pede. a) 978 m em km b) 14,75 cm em m c) 1,9 m em mm 118

119 5 O lado de um terreno mede 26,50 metros. Qual seria o valor deste mesmo lado em polegadas? 6 Tem-se em casa uma furadeira e um conjunto de rocas medidas em milímetros. Para instalar a secadora de roupas, é necessário fazer um furo na parede de 5 /16. Qual a medida da broca que se precisa usar para o furo? 7 Um trabalhador deve remover um parafuso sextavado de 7/16 de polegada. Em sua caixa de ferramentas, ele só dispõe das chaves baseadas no sistema métrico. Como 1 polegada equivale a 25,4 mm, ele procura a que mais se aproxima para uso emergencial, que é a chave para parafusos sextavados de aproximadamente: a) 6 mm b) 9 mm c) 12 mm d) 18 mm e) 20 mm 8 No almoxarifado de uma empresa mecânica existem os seguintes materiais: barra de aço quadrada de 19,05 mm de lado; barra de aço redonda de 5,159 mm de diâmetro; chapa de alumínio de 1,588 mm de espessura; chapa de aço de 24,606 mm de espessura. Converta essas medidas para polegada fracionária. 119

120 Capítulo 2 Primeira Aula 1 Identifique os elementos do paquímetro e escreva sua função. 1 = 2 = 3 = 4 = 5 = 6 = 7 = 8 = 9 = 10 = 11 = 12 = 13 = 14 = 120

121 Capítulo 2 Terceira Aula 1 Faça a leitura dos paquímetros (Não se esqueça de achar a resolução). a) b) c) 121

122 d) 122

123 Capítulo 2 Quarta Aula 1 Faça a leitura dos paquímetros representados abaixo. a) b) c) 2 Faça a leitura de cada uma das medidas em polegada fracionária. a) 123

124 b) 124

125 Capítulo 2 oitava Aula 1 Identifique as partes do micrômetro abaixo. a) = g) b) = h) c) = I ) d) = j ) e) = k) f) = d) 125