Prática de física: medição de comprimento

Paquímetro vernier: valor de divisão e leitura

No nônio comum, n divisões do nônio abrangem n − 1 divisões da escala principal, então valor de divisão = 1 divisão da escala principal − 1 divisão do nônio = 1 mm / n. Leitura = leitura da escala principal + divisão coincidente × valor de divisão − erro de zero. Exemplo (20 divisões, 0,05 mm): 21 mm + 9 × 0,05 = 21,45 mm; com erro de zero +0,10 mm, o comprimento é 21,35 mm. Outro (50 divisões, 0,02 mm): 3 mm + 22 × 0,02 = 3,44 mm. Para n divisões do nônio iguais a m da escala principal e mais exemplos resolvidos, veja o guia em inglês “least count of a vernier caliper”.

O erro de zero tem sinal. Feche os bicos: se o zero do nônio ficar à direita do zero da escala principal, o erro é positivo e é subtraído; se ficar à esquerda, é negativo, e subtraí-lo soma à leitura.

O experimento

1. Descubra o valor de divisão e o erro de zero.
2. Diâmetro externo de um tubo ou cilindro com os bicos externos.
3. Diâmetro interno com as orelhas, ao longo de um diâmetro.
4. Profundidade com a haste de profundidade, a extremidade do corpo apoiada na borda.
5. Repita em posições diferentes e tire a média.

O experimento da classe XI (Experimento 1 do NCERT)

O manual de laboratório NCERT para a classe XI propõe três tarefas com o paquímetro: (i) o diâmetro de um corpo esférico ou cilíndrico pequeno, como a esfera de um pêndulo ou uma bola de gude; (ii) o comprimento, a largura e a altura de um bloco retangular de massa conhecida, para achar sua densidade; (iii) o diâmetro interno e a profundidade de um béquer, um copo de vidro ou um calorímetro, para achar seu volume.

O manual chama o valor de divisão de constante do nônio (VC) e usa três fórmulas, uma para o instrumento e uma para cada resultado calculado:

As tabelas de registro usam as mesmas colunas de leitura para cada parte: número de série, leitura da escala principal M, número da divisão coincidente do nônio N, leitura do nônio V = N × VC e o valor medido M + V. Tire várias leituras (o manual gira o béquer para uma segunda posição angular no diâmetro interno), calcule a média e só então aplique a correção de zero: valor corrigido = média dos valores observados − erro de zero, com o erro de zero e seu sinal.

Micrômetro de parafuso

Passo 0,5 mm, 50 divisões do cônico → valor de divisão 0,01 mm. Leitura = escala fixa (até 0,5 mm) + divisões do cônico × 0,01 mm e, onde o seu roteiro pedir, estimada até 0,001 mm. Exemplo: 6,5 mm + 20,3 × 0,01 = 6,703 mm. Verifique se a linha de meio milímetro da escala fixa está aparecendo. O passo, o erro de folga (o backlash do fuso) e a prática do diâmetro de um fio estão no guia em inglês “how to read a screw gauge”.

Algarismos significativos e unidades

Guarde os dígitos que o instrumento dá: 10,40 mm num nônio de 0,02 mm é 1,040 cm, não 1,04 cm. Um nônio de 0,05 mm dá leituras que terminam em 0 ou 5 no segundo decimal; um de 0,02 mm, em dígito par.

Registrando leituras repetidas

Registre cada leitura numa tabela com a unidade no título, o instrumento e seu valor de divisão e o erro de zero. Exemplo, diâmetro externo em três posições com um nônio de 0,02 mm (erro de zero 0,00 mm):

Guarde um dígito extra durante o cálculo; arredonde o resultado final como o seu roteiro pedir, ou para combinar com sua incerteza (veja o registro de leituras).

No KELIBRON

O paquímetro vernier do laboratório tem 50 divisões (0,02 mm). Sua demonstração de erro de zero fecha em +0,06 mm e lê 25,04 mm no eixo Ø25: 25,04 − 0,06 = 24,98 mm. A haste de profundidade e as orelhas se praticam na peça de furo cego.