Medir o Mundo – Parte II

Na primeira parte falei-vos de como medir distâncias, tempos e massas. Nesta segunda parte vou explicar como medir velocidades, pressões e temperaturas.

Medir velocidades

A velocidade corresponde a uma distância percorrida num dado tempo. Para medir esta grandeza física temos por isso que medir distâncias e tempos. Por exemplo, os velocímetros das bicicletas (ou conta quilómetros) medem o tempo que uma roda demora a completar uma rotação completa. A velocidade corresponde assim ao perímetro da roda a dividir pelo tempo despendido numa rotação completa. Esta velocidade é apenas uma aproximação da velocidade da bicicleta, pois as rodas podem deslizar, ou rodar numa posição fixa. Os carros usam mecanismos semelhantes. Também é possível obter a velocidade usando GPS, visto que este determina a posição de forma quase contínua. Neste caso a velocidade pode ser calculada usando duas medições da posição espaçadas por um dado tempo. Convém que o tempo seja reduzido, de forma a que a velocidade não seja afectada por curvas no trajecto. Por vezes a estimativa da velocidade do GPS é fraca devido à má qualidade dos sinais dos satélites.

No caso de barcos e aviões, usa-se o Princípio de Bernoulli para medir a velocidade. Este princípio relaciona a velocidade de um fluído com a sua pressão: quanto maior a velocidade, menor a pressão. Isto é fácil de comprovar fazendo a experiência de soprar por entre duas folhas de papel:

Se pensa que as folhas se afastam uma da outra devido ao sopro, prepara-se para uma surpresa: ao soprarmos estamos a aumentar a velocidade do ar entre as folhas, logo a pressão diminui entre elas e como tal a pressão atmosférica faz aproximar as duas folhas! Se for novidade, experimente. Sem entrar em detalhes (que ficarão para um artigo futuro), a pressão do ar ou da água é uma medida indirecta da sua velocidade.

Medir pressões

Por definição, a pressão corresponde a uma força aplicada por unidade de área. Por exemplo, quando você está em pé está a exercer uma pressão no chão proporcional ao seu peso. Se levantar um pé, a pressão exercida pelo outro pé no chão duplica, pois a superfície de contacto diminuiu numa razão de dois para um. É comum medir-se a pressão de fluídos, como o ar e a água. A coluna de ar que temos sobre nós exerce a chamada pressão atmosférica. É esta pressão a responsável por permitir, por exemplo, que um copo cheio de água “fechado” com uma folha de papel não verta ao ser virado ao contrário.

A pressão pode ser medida com manómetros. O mais simples é o que faz uso de uma coluna de um líquido como indicador indirecto da pressão:

Este esquema representa um tubo em U, onde em A está o fluído cuja pressão queremos medir, em B temos a pressão atmosférica, e a preto um líquido que pode subir ou descer no tubo dependendo das pressões em A e em B: quanto maior a pressão em A, mais o líquido sobe em B. Assim, a altura da coluna do líquido permite inferir a pressão em A relativamente à pressão em B.

Também é possível medir pressões através da medição de deformações em membranas ou outros mecanismos. Quanto maior a deformação, maior a pressão.

Medir temperaturas

Dos exemplos anteriores pode-se constatar que é habitual medir grandezas físicas em função de fenómenos relacionados com elas, os quais permitem traduzir estas grandezas noutras (o que requer sempre a calibração do instrumento de medida). A medição da temperatura é um excelente exemplo disto. O termómetro de mercúrio faz uso do facto dos metais expandirem com o calor. Assim, é possível calibrar um tubo no qual o comprimento de mercúrio corresponde à temperatura a que este está sujeito.

Um outro tipo de termómetro é o chamado termopar, que consiste no “par” de dois metais e que faz uso do efeito Seebeck, ou efeito termoeléctrico. Em 1821, Thomas Seebeck descobriu que dois metais distintos acoplados geram uma tensão eléctrica se estiverem sujeitos a diferentes temperaturas. Assim, neste caso a temperatura é traduzida numa tensão eléctrica.

E como é que se mede a carga eléctrica? Isso fica para a terceira parte deste artigo.

Um protótipo inicial para gerar resultados mais rápidos de ensaios clínicos.
“Mas o que é que isto de facto mede?”
“Essa é a beleza disto! Nunca ninguém saberá!”

Este cartoon ilustra por um lado o facto de que nem todas as medidas são relevantes; e por outro critica a forma como certos ensaios clínicos são adulterados com base em números sem significado científico. Um instrumento não calibrado em relação a algum tipo de referência é inútil.