Elementi di Metrologia: definizione e uso del calibro a corsoio

ELEMENTI DI METROLOGIA

359 10.5 T 0 5.3125 10 22 Não 5 R 3R 4 3R # 28 OFF IR mm/inch ON

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COS'E LA METROLOGIA?

DEFINIZIONE La metrologia è la scienza che studia: principi, metodi e strumenti necessari per effettuare la misurazione delle grandezze fisiche.

• STUDIA I SISTEMI DI MISURA
• GRANDEZZA FISICA
• LE PROPRIETÀ DI UN OGGETTO

METROLOGIA

• ASSEGNA LE UNITÀ ALLE GRANDEZZE
• SCEGLIE E STUDIA GLI STRUMENTI
• POSSANO ESSERE MISURABILI
• SIANO PROPRIETÀ OGGETTIVE

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COS'È UNA UNITA DI MISURA?

DEFINIZIONE Per misurare una grandezza fisica, la si confronta con una della stessa specie, cioè con una unità di misura.

• SEMPLICITÀ

UNITÀ DI MISURA

• NATURALI
• REPERIBILITÀ

CARATTERISTICHE UNITÀ DI MISURA

• RIPRODUCIBILITÀ
• PRECISIONE
• BASATE SU GRANDEZZE O FENOMENI ESISTENTI IN NATURA

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COS'E UNA MISURA?

DEFINIZIONE Per misura di una grandezza fisica si intende il prodotto di due fattori, di cui uno è una grandezza della stessa specie, scelta come unità di misura, e l'altra è un numero puro, che esprime quante volte detta unità è contenuta nella grandezza da misurare. esempio

• NUMERO PURO 12
• kg UNITÀ DI MISURA
• QUANTE VOLTE DETTA UNITÀ È CONTENUTA NELLA GRANDEZZA DA MISURARE
• GRANDEZZA DELLA STESSA SPECIE USATA COME UN «TERMINE DI PARAGONE»

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COME SI MISURA?

DUE METODI 4, larghezza L, lunghezza superficie 12 3m 3 D 4

• MISURAZIONE DIRETTA QUANDO LA GRANDEZZA DA MISURARE VIENE CONFRONTATA , ATTRAVERSO LO STRUMENTO, DIRETTAMENTE CON IL CAMPIONE PRESO COME UNITÀ DI MISURA, SENZA PASSAGGI INTERMEDI.
• MISURAZIONE INDIRETTA QUANDO TALE MISURA VIENE ESEGUITA EFFETTUANDO DEI CALCOLI A PARTIRE DALLA CONOSCENZA DELLE MISURE DI ALTRE GRANDEZZE: LE GRANDEZZE MISURATE INDIRETTAMENTE PRENDONO IL NOME DI GRANDEZZE DERIVATE.

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COS'È UN SISTEMA DI UNITA DI MISURA?

DEFINIZIONE L'insieme di poche unità fondamentali e di tutte le altre, dette unità derivate, ricavabili dalle fondamentali mediante prodotti e/o rapporti.

• ASSOLUTO Le sue unità derivano da fenomeni naturali non legati al luogo ed al tempo della misurazione
• COERENTE Se il prodotto di più unità fondamentali forniscono una nuova unità derivata con coefficiente numerico 1

SISTEMA DI MISURA

• RAZIONALIZZATO se è ottenuto eliminando il numero irrazionale x da tutte le formule (tranne quelle relative a cerchi sfere e cilindri)
• DECIMALE Se ha multipli e sottomultipli in base 10

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IL SISTEMA INTERNAZIONALE (SI)

Lunghezza: m -> metro LA STORIA Il primo Sistema Internazionale nacque nel 1889: Sistema MKS Massa: kg -> kilogrammo Tempo: s -> secondo Nel 1946 il fisico G. Giorgi propose l'inserimento della unità di resistenza elettrica Sistema MKSA Resisteza Elettrica: A > ampere Temperatura: K -> kelvin Dal 1961 il Sistema Internazionale di Unità (SI) viene implementato con l'aggiunta di: Intensità luminosa: cd -> candela Quantità di materia: mol -> mole Nel 1971 il Consiglio delle Comunità Europee ha emanato una direttiva con la quale impone a tutti gli stati membri di adottare il sistema internazionale di misura (SI)

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IL SISTEMA INTERNAZIONALE (SI) - Norme di scrittura

Numeri interi: da destra a sinistra 1 070 12 480 Le cifre devono essere riunite a gruppi di 3 Numeri decimali: a sinistra della virgola, verso destra 2,639 56 290 370 2,890 583 0,000 682 NO: 123.234 34.322 1.496,456 Norme di scrittura del sistema SI I simboli per le unità di misura fondamentali sono scritti in lettere minuscole, tranne l'ampere (A) e il kelvin (K) Simboli simboli per le unità di misura fondamentali non necessitano mai del punto per l'abbreviazione. NO: m. mq mc s. A. kg. SI: m m2 m3kg s A kg simboli seguono sempre il valore numerico e mai il contrario. NO: kg 23 A 3 456 SI: 23 kg 3 456 A

È sconsigliato l'uso del punto per suddividere a gruppi le cifre, esempi:

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IL SISTEMA INTERNAZIONALE (SI) - UNITÀ FONDAMENTALI

UNITÀ FONDAMENTALI DEL SISTEMA SI

• LUNGHEZZA metro (m) Distanza percorsa nel vuoto dalla luce nell'intervallo di tem- po di 1/299 792 458 s.
• INTERVALLO DI TEMPO secondo (S) Durata di 9 192 631770 oscil- lazioni della radiazione emessa nella transizione tra i due livelli iperfini dello stato fondamen- tale dall'atomo di cesio-133.
• INTENSITÀ DI CORRENTE MASSA kilogrammo (kg) Massa del prototipo di platino- iridio depositato a Sèvres. ampere (A) Corrente elettrica costante che, fluendo in due conduttori rettilinei, paralleli, indefini- tamente lunghi, di sezione circolare trascurabile, posti a distanza di 1 m nel vuoto, determina tra essi una forza pari a 2 · 10-7 N per metro di con- duttore.
• TEMPERATURA kelvin (K) Frazione 1/273,16 della tempe- ratura termodinamica del punto triplo dell'acqua.
• INTENSITÀ LUMINOSA candela (cd) Intensità luminosa, in una data direzione, di una sorgente che emette una radiazione monocro- matica di frequenza pari a 540 · 1012 Hz e la cui intensità energetica in tale direzione è di (1/683) W/sr.
• QUANTITÀ DI MATERIA mole (mol) Quantità di sostanza di un si- stema che contiene tante entità elementari quanti sono gli ato- mi in 0,012 kg di carbonio-12.

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IL SISTEMA INTERNAZIONALE (SI) - Unità derivate

Dalla combinazione algebrica (moltiplicazione o divisione) delle 7 unità fondamentali si ottengono le unità di misura delle grandezze derivate.

Grandezza fisica Nome dell'unità di misura Simbolo dell'unità di misura Definizione dell'unità di misura SI

area metro quadrato m2

volume metro cubo m3

densità kilogrammo al kg/m3

GRANDEZZA DERIVATA GRANDEZZA FONDAMENTALE

Unità di misura derivata

forza newton N N= kg - m/s2

pressione pascal Pa Pa= N/m2

energia, lavoro, calore joule J J= N . m

GRANDEZZA DERIVATA

velocità metri al secondo m/s

accelerazione metro al secondo m/s2 al quadrato

A VELOCITA' metro 1

potenza watt W W= J/s

ACCELERAZIONE= m/s2

carica elettrica coulomb C C= A · 5

ΔΤΕΜΡΟ secondo secondo

differenza di volt V V= J/C potenziale elettrico,

Unità di misura derivata

resistenza ohm Q Q= V/A

frequenza hertz Hz Hz= 1/5

GRANDEZZA FONDAMENTALE LUNGHEZZA metro

VELOCITA'= = m/s

TEMPO secondo =

forza elettromotrice

GRANDEZZA DERIVATA GRANDEZZA FONDAMENTALE

metro cubo

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STRUMENTI DI MISURA

DEFINIZIONE Si definiscono strumenti di misura i dispositivi con i quali vengono misurate le dimensioni, in modo diretto o indiretto, mediante lettura di un indice posizionato su una scala graduata.

• PORTATA il valore massimo che lo strumento può rilevare
• RISOLUZIONE la minima misura rilevabile dallo strumento

CARATTERISTICHE STRUMENTI DI MISURA

• SENSIBILITÀ a capacità di segnalare piccole variazioni nella misurazione
• PRECISIONE lo scostamento rispetto a uno strumento campione

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INCERTEZZA DELLA MISURA

DEFINIZIONE Misurando più volte lo stesso oggetto con uno stesso o diversi strumenti si registrano valori diversi; la misurazione è quindi soggetta a una determinata incertezza.

• VALORE DELLA MISURA
• INCERTEZZA
• UNITÀ DI MISURA

Per esempio: (14,6 ± 0,1) km Anche usando gli strumenti più sofisticati è possibile ridurre l'incertezza, ma non annullarla.

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INCERTEZZA DELLA MISURA - Classificazione

INCERTEZZE SISTEMATICHE LE INCERTEZZE SI POSSONO CLASSIFICARE IN DUE GRUPPI INCERTEZZE ACCIDENTALI

• DOVUTE ALLO STRUMENTO strumenti di scarsa precisione
• INFLUISCONO DOVUTE ALL'AMBIENTE O ALL'OPERATORE strumenti soggetti a usura illuminazione
• ERRORE DI PARALLASSE Imperizia temperatura umidità Eseguendo una lettura da visuale non perpendicolare al piano della scala graduata.
• strumenti realizzati con materiali deformabili

gli strumenti di misura sono provvisti di certificato di taratura che assegna allo strumento una classe di precisione

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TOLLERANZA DI LAVORAZIONE

PREMESSA Nei disegni di progetto vengono indicate le dimensioni dell'oggetto da realizzare; però un prodotto finito non corrisponde mai perfettamente alle indicazioni del disegno. Eliminare queste imperfezioni, oltre che costoso, è talvolta inutile.

• SCOSTAMENTO SUPERIORE La differenza algebrica tra la dimensione massima accettabile e la dimensione nominale
• DIMENSIONE NOMINALE Valore teorico a cui vengono associati altri due valori: positivo (+) e negativo (-)
• SCOSTAMENTO INFERIORE La differenza algebrica tra la dimensione minima accettabile e la dimensione nominale.

esempio es 40 +0,30 -0,20 ei

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TOLLERANZA DI LAVORAZIONE - Scostamenti

Scostamento superiore positivo e scostamento inferiore negativo

Scostamenti entrambi positivi

Scostamenti entrambi negativi

+ + 1 es ei 0 - dimensione nominale

+ 0 es ei T -

DEFINIZIONE La differenza tra la dimensione massima accettabile e quella minima prende il nome di tolleranza: T

0 ei les T -

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TOLLERANZA DI LAVORAZIONE - Accoppiamento

DEFINIZIONE Le tolleranze sono importanti quando si deve realizzare un accoppiamento tra due elementi, quale ad esempio un albero da inserire in un foro:

ACCOPPIAMENTO ALBERO/FORO Ø9,9 Ø9,7 Ø10,1 Ø10,3

ACCOPPIAMENTO CON GIOCO L'ALBERO SI MUOVE LIBERAMENTE NEL FORO: Albero Albero Ø10_0,3 -0,1 )+0,3 Foro Ø10+0,1 Ø10,2 Ø10,1 Ø9,9 Ø10,0 Foro

ACCOPPIAMENTO CON INTERFERENZA L'ALBERO SI BLOCCA NEL FORO Albero Ø10+0,1 +0,2 0 Foro Ø10_0,1

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IL NONIO

DEFINIZIONE È uno strumento che serve a facilitare la lettura di una misura (dimensione) valutando con precisione la frazione di spazio compresa tra due linee graduate di una scala lineare che ne rappresentano la lettura per eccesso o per difetto.

(n-1)U Scala fissa 0 U 0 5 10 15 0 5 10 Corsoio con nonio U' A = U -U' 0 nU' Esso è rappresentato da una scala ausiliaria costruita suddividendo in n parti uguali la lunghezza corrispondente a (n-1) divisioni di una scala fissa. Quando la scala del nonio, incisa sopra un corsoio mobile, si sposta rispetto alla scala fissa, una delle lineette del nonio andrà a coincidere con una della scala fissa graduata.