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Conceitos Iniciais Metrologia a cincia da medio. Trata dos conceitos bsicos, dos mtodos, dos erros e sua propagao, das unidades e dos padres envolvidos na quantificao de grandezas fsicas.

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Medies no dia-a-dia Metrologia (slide 2) Potncia da lmpada Temperatura da geladeira Volume de leite Tempo de cozimento Velocidade do automvel Presso dos pneus Volume de combustvel Quantidade de arroz Consumo de energia Tamanho do peixe Dimenses das peas Rotao do motor Horrio do despertador Comprimento da cala

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Importncia de medir "O conhecimento amplo e satisfatrio sobre um processo ou fenmeno somente existir quando for possvel medi-lo e express-lo atravs de nmeros". Lord Kelvin, 1883

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Exemplo de medio 1 01234 2,4 unidades mensurando instrumento de medio indicao unidade

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Exemplo de medio 2 tenso do gerador: 5,305 V constante do sistema de medio: 15,080 (km/h)/V velocidade: 5,305 V. 15,080 (km/h)/V = 80,0 km/h

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O que medir? Medir o procedimento experimental atravs do qual o valor momentneo de uma grandeza fsica (mensurando) determinado como um mltiplo e/ou uma frao de uma unidade, estabelecida por um padro, e reconhecida internacionalmente.

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Algumas definies Mensurando o objeto da medio. a grandeza especfica submetida a medio. Indicao o valor de uma grandeza fornecido por um sistema de medio. Indicao direta o nmero mostrado pelo sistema de medio. A indicao direta pode ou no ser apresentada na unidade do mensurando. Metrologia (slide 7)

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tenso do gerador: 5,305 V constante do sistema de medio: 15,080 (km/h)/V velocidade: 5,305 V. 15,080 (km/h)/V = 80,0 km/h indicao diretaindicao mensurando

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Medir para que? Monitorar Observar passivamente grandezas Controlar Observar, comparar e agir para manter dentro das especificaes. Investigar Descobrir o novo, explicar, formular.

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Medir para monitorar... Compra e venda de produtos e servios: consumo de gua, energia eltrica, taxmetro, combustveis, etc. Sinais vitais: presso arterial, temperatura, nvel de colesterol Atividades desportivas: desempenho, recordes

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Medir para monitorar...

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Medir para controlar... Medir Comparar Especificaes xxxx xx yyyy yy zzz z Agir

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Medir para controlar...

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Metrologia (slide 14) pressoaltitude temperaturarota velocidade

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Medir para investigar... Metrologia (slide 15)

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Medir para investigar... Pequenas diferenas nas medidas podem levar a concluses completamente diferentes.

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Medir para investigar... Compreender Compreender Descobertas cientficas, estudar fenmenos Descobertas cientficas, estudar fenmenos Dominar Dominar Validar, know-how Validar, know-how Evoluir Evoluir Melhorar continuamente, expandir limites Melhorar continuamente, expandir limites Inovar Inovar

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Metrologia (slide 18) Idia invento oportunidade pesquisa aplicada processos fabricao ensaios prototipagem desenvolvimento produodesign plano produo CQ marketing patenteamento certificao Produto Servio Inovador pesquisa aplicada processos fabricao ensaios prototipagem desenvolvimento produo plano produo CQ certificao Ond e tem metrologia ? Elementos da inovao tecnolgica

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Medies geram erros Sistema de medio mensurando indicao imperfeies do sistema de medio m definio do mensurando condies ambientais influncia do operador ERROS procedimento de medio Errar inevitvel Errar inevitvel

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Processo de medio resultado da medio definio do mensurando procedimento de medio condies ambientais sistema de medio operador Diagrama de Ishikawa "Diagrama de Causa e Efeito" ou "Espinha-de-peixe"

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Resultado da medio Sistema de medio mensurando indicao RB+ U- U VV

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Resultado da medio a faixa de valores dentro da qual deve se situar o valor verdadeiro do mensurando. Resultado base a estimativa do valor do mensurando que, acredita-se, mais se aproxime do seu valor verdadeiro. Incerteza da medio (U) o tamanho da faixa simtrica, e centrada em torno do resultado base, que delimita a faixa onde se situam as dvidas associadas medio. RM = (RB U) unidade

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Pilares da Metrologia HonestidadeConhecimentoBom-senso

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A linguagem da metrologia At 1995: Torre de Babel Em 10 de Maro de 1995: Portaria INMETRO n 029 Vocabulrio de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia (VIM) Em sintonia com: ISO, BIPM, IEC, IFCC, IUPAC, IUPAP

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Medir Medir o procedimento experimental atravs do qual o valor momentneo de uma grandeza fsica (mensurando) determinado como um mltiplo e/ou uma frao de uma unidade, estabelecida por um padro, e reconhecida internacionalmente.

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Um pouco de histria das unidades de medida...

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Um pouco de histria... O desenvolvimento da linguagem... A necessidade de contar... S os nmeros no bastam... Unidades baseadas na anatomia...

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Metrologia (slide 29)

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O cbito do Fara Ramss II, o cbito real

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O p mdio da idade mdia

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Por que um nico sistema de unidades?

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Importncia do SI Clareza de entendimentos internacionais (tcnica, cientfica)... Transaes comerciais... Garantia de coerncia ao longo dos anos... Coerncia entre unidades simplificam equaes da fsica...

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As sete unidades de base do SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) http://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/si_versao_final.pdf

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As sete unidades de base Grandezaunidade smbolo Comprimentometrom Massaquilogramakg Temposegundos Corrente eltricaampereA TemperaturakelvinK Intensidade luminosacandelacd Quantidade de matriamolmol

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O metro 1793: dcima milionsima parte do quadrante do meridiano terrestre 1889: padro de traos em barra de platina iridiada depositada no BIPM 1960: comprimento de onda da raia alaranjada do criptnio 1983: definio atual

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O metro (m) o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vcuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo Observaes: assume valor exato para a velocidade da luz no vcuo depende da definio do segundo incerteza atual de reproduo: 10 -12 m

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Comparaes... Se o mundo fosse ampliado de forma que 10 -12 m se tornasse 1 mm: um glbulo vermelho teria cerca de 700 m de dimetro. o dimetro de um fio de cabelo seria da ordem de 50 km. A espessura de uma folha de papel seria algo entre 100 e 140 km. Um fio de barba cresceria 2,0 m/s.

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O segundo (s) a durao de 9 192 631 770 perodos da radiao correspondente transio entre os dois nveis hiperfinos do estado fundamental do tomo de Csio 133. Observaes: Incerteza atual de reproduo: 10 -15 s

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Comparaes... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: um avio a jato levaria pouco mais de 120 anos para percorrer 1 mm.

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Comparaes... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: o tempo em que uma lmpada de flash ficaria acesa seria da ordem de 30 anos.

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Comparaes... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: uma turbina de dentista levaria cerca de 200 anos para completar apenas uma rotao.

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Comparaes... Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10 -15 s se tornasse 1 s: um ser humano levaria cerca de 600 sculos para piscar o olho.

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O quilograma (kg) Lavousier definiu em 1793 a unidade bsica de massa, como sendo o peso de 1 decmetro cbico de gua a temperatura de fuso do gelo. Em 1799 foi definido como a massa de 1 litro de gua a 4 o C, que quando essa se encontra mais densa.

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Metrologia (slide 45) O quilograma (kg) Em 1799 foi definido como a massa de 1 litro de gua a 4 graus Celsius, que quando essa se encontra mais densa. A partir dessa definio foi criado um cilindro de platina pura e foi batizado como o Quilogramadosarquivos

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Metrologia (slide 46) O quilograma (kg) Desde ento essa a definio do quilograma e chamado de IPK (International Prototype Kilogram) (International Prototype Kilogram) Le Grand K Big K Em 1889 foi atualizado para um cilindro de platina e irdio.

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Metrologia (slide 47) 6 cpias BIPM

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40 cpias O quilograma (kg)

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Das 7 unidades bsicas, 4 delas depende do quilograma. mol, candela, ampere e o quilograma. E as derivaes como: Newton, joule, volt e Watt

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Seria necessrio recalibrar a Constante de Avogrado Nova definio da Massa

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Esfera de 1 kg de silcio : 2,25 x 10 25 tomos S a matria prima custou 1 milho de euros !!! E considerado o objeto mais redondo do mundo. Ser calculado o numero de tomos existente. Sendo de silcio no h vazios nem deformaes 1 istopo de Silcio 28

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Nova definio da Massa Poder se dizer que 1kg igual a massa de 2,25 x 10 25 tomos de Silcio 28

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Nova definio da Massa: outra abordagem Recalibrar a Constante de Planck Utilizando a Balana de Watt

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http://www.bipm.org/en/scientific/elec/watt_balance/wb_bipm.html http://www.bipm.org/en/scientific/elec/watt_balance/wb_bipm.html http://www.bipm.org/en/scientific/elec/watt_balance/wb_bipm.html

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Nova definio da Massa So frentes complementares, uma pode validar a outra. E se forem capazes de registros em uma margem de erro abaixo de 20 microgramas Elas podem redefinir o quilograma at 2040. ASSISTA !! http://www.youtube.com/watch?v=ZMByI4s-D-Y World's Roundest Object!

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O quilograma (kg) Hoje, o quilograma igual massa do prottipo internacional do quilograma. incerteza atual de reproduo: 2. 10 -9 g busca-se uma melhor definio... Metrologia (slide 57)

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Comparaes... Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que 2. 10 -9 g se tornasse 1 g: um mosquito 1,5 kg

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Comparaes... Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que 2. 10 -9 g se tornasse 1 g: uma moeda de R$ 0,01 teria 8 t

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Comparaes... Se as massas das coisas que nos cercam pudessem ser intensificadas de forma que 2. 10 -9 g se tornasse 1 g: a quantidade de lcool em um drinque seria de 24 t

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O ampre (A) a intensidade de uma corrente eltrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilneos, de comprimento infinito, de seo circular desprezvel, e situados distncia de 1 metro entre si, no vcuo, produz entre estes condutores uma fora igual a 2.10 -7 newton por metro de comprimento. incerteza atual de reproduo: 9.10 -8 A

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O kelvin (K) O kelvin, unidade de temperatura termodinmica, a frao 1/273,16 da temperatura termodinmica do ponto trplice da gua. incerteza atual de reproduo: 3. 10 -1 K

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A candela (cd) a intensidade luminosa, numa dada direo, de uma fonte que emite uma radiao monocromtica de freqncia 540. 10 12 hertz e cuja intensidade energtica nesta direo de 1/683 watt por esterradiano. a intensidade luminosa, numa dada direo, de uma fonte que emite uma radiao monocromtica de freqncia 540. 10 12 hertz e cuja intensidade energtica nesta direo de 1/683 watt por esterradiano. incerteza atual de reproduo: 10 -4 cd incerteza atual de reproduo: 10 -4 cd

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O mol (mol) a quantidade de matria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos tomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12. a quantidade de matria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos tomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12. incerteza atual de reproduo: 2. 10 -9 mol incerteza atual de reproduo: 2. 10 -9 mol

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As unidades suplementares

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O radiano (rad) o ngulo central que subtende um arco de crculo de comprimento igual ao do respectivo raio. C R 1 rad C = R

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ngulo Slido R A = A/R 2

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O esterradiano (sr) o ngulo slido que tendo vrtice no centro de uma esfera, subtende na superfcie uma rea igual ao quadrado do raio da esfera. So exemplos de ngulo slido: o vrtice de um cone e o facho de luz de uma lanterna acesa.)

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As unidades derivadas

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Unidades derivadas Grandeza derivadaUnidade derivadaSmbolo rea volume velocidade acelerao velocidade angular acelerao angular massa especfica intensidade de campo magntico densidade de corrente concentrao de substncia luminncia metro quadrado metro cbico metro por segundo metro por segundo ao quadrado radiano por segundo radiano por segundo ao quadrado quilogramas por metro cbico ampre por metro ampre por metro cbico mol por metro cbico candela por metro quadrado m 2 m 3 m/s m/s 2 rad/s rad/s 2 kg/m 3 A/m A/m 3 mol/m 3 cd/m 2

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Grandeza derivada Unidade derivada SmboloEm unidades do SI Em termos das unidades base freqncia fora presso, tenso energia, trabalho, quantidade de calor potncia e fluxo radiante carga eltrica, quantidade de eletricidade diferena de potencial eltrico, tenso eltrica, fora eletromotiva capacitncia eltrica resistncia eltrica condutncia eltrica fluxo magntico induo magntica, densidade de fluxo magntico indutncia fluxo luminoso iluminamento ou aclaramento atividade (de radionucldeo) dose absorvida, energia especfica dose equivalente hertz newton pascal joule watt coulomb volt farad ohm siemens weber tesla henry lumen lux becquerel gray siervet Hz N Pa J W C V F S Wb T H lm lx Bq Gy Sv N/m 2 N. m J/s W/A C/V V/A A/V V. S Wb/m 2 Wb/A cd/sr lm/m 2 J/kg s -1 m. kg. s -2 m -1. kg. s -2 m 2. kg. s -2 m 2. kg. s -3 s. A m 2. kg. s -3. A -1 m -2. kg -1. s 4. A 2 m 2. kg. s -3. A -2 m -2. kg -1. s 3. A 2 m 2. kg. s -2. A -1 kg. s -2. A -1 m 2. kg. s -2. A -2 cd cd. m -2 s -1 m 2. s -2

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Mltiplos e submltiplos

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FatorNome do prefixo SmboloFatorNome do prefixo Smbolo 10 24 10 21 10 18 10 15 10 12 10 9 10 6 10 3 10 2 10 1 yotta zetta exa peta tera giga mega quilo hecto deca Y Z E P T G M k h da 10 -1 10 -2 10 -3 10 -6 10 -9 10 -12 10 -15 10 -18 10 -21 10 -24 deci centi mili micro nano pico femto atto zepto yocto dcmnpfazydcmnpfazy

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Unidades em uso e unidades aceitas em reas especficas

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Unidades em uso com o SI GrandezaUnidadeSmboloValor nas unidades do SI tempo ngulo volume massa presso temperatura minuto hora dia grau minuto segundo litro tonelada bar grau Celsius min h d ' " l, L t bar C 1 min = 60 s 1 h = 60 min = 3600 s 1 d = 24 h 1 = ( /180) 1' = (1/60) = ( /10 800) rad 1" = (1/60)' = ( /648 000) rad 1 L = 1 dm 3 = 10 -3 m 3 1 t = 10 3 kg 1 bar = 10 5 Pa C = K - 273,16

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Unidades temporariamente em uso GrandezaUnidadeSmboloValor nas unidades do SI comprimento velocidade massa densidade linear tenso de sistema ptico presso no corpo humano rea comprimento seo transversal milha nutica n carat tex dioptre milmetros de mercrio are hectare ngstrom barn tex mmHg a h b 1 milha nutica = 1852 m 1 n = 1 milha nutica por hora = (1852/3600) m/s 1 carat = 2. 10 -4 kg = 200 mg 1 tex = 10 -6 kg/m = 1 mg/m 1 dioptre = 1 m -1 1 mm Hg = 133 322 Pa 1 a = 100 m 2 1 ha = 10 4 m 2 1 = 0,1 nm = 10 -10 m 1 b = 10 -28 m 2

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A grafia correta

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Grafia dos nomes das unidades Quando escritos por extenso, os nomes de unidades comeam por letra minscula, mesmo quando tm o nome de um cientista (por exemplo, ampere, kelvin, newton,etc.), exceto o grau Celsius. A respectiva unidade pode ser escrita por extenso ou representada pelo seu smbolo, no sendo admitidas combinaes de partes escritas por extenso com partes expressas por smbolo.

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O plural Quando pronunciado e escrito por extenso, o nome da unidade vai para o plural (5 newtons; 150 metros; 1,2 metros quadrados; 10 segundos). Os smbolos das unidades nunca vo para o plural ( 5N; 150 m; 1,2 m 2 ; 10 s).

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Os smbolos das unidades Os smbolos so invariveis, no sendo admitido colocar, aps o smbolo, seja ponto de abreviatura, seja "s" de plural, sejam sinais, letras ou ndices. Multiplicao: pode ser formada pela justaposio dos smbolos se no causar ambiguidade (VA, kWh) ou colocando um ponto ou x entre os smbolos (m.N ou m x N) Diviso: so aceitas qualquer das trs maneiras exemplificadas a seguir: W/(sr.m 2 )W.sr -1.m -2 W sr.m 2

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Grafia dos nmeros e smbolos Em portugus o separador decimal deve ser a vrgula. Os algarismos que compem as partes inteira ou decimal podem opcionalmente ser separados em grupos de trs por espaos, mas nunca por pontos. O espao entre o nmero e o smbolo opcional. Deve ser omitido quando h possibilidade de fraude.

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Alguns enganos Errado Km, Kg a grama 2 hs, 15 seg 80 KM 250K um Newton Correto km, kg m o grama 2 h, 15 s 80 km/h 250 K um newton

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Uso CorretoExemplos de uso incorretoPara kmKm, km., KM, kms, K, kkilometer mM, m.meter mmMm, mm., MMmillimeter L or lL., l.liter mL or mlML, Ml, mL., ml., mlsmilliliter kgKG, KG., Kg, Kg., kgr, kgs, kilokilogram g G, G., g., gr, gm, GR, GM, GRM, grms gram gmcg 1 microgram hhr, hrs, HR, h., HR., HRS.hour ssec, S, SEC, sec., s., S.second cm 3 cccubic centimeter km/hKPH, kph, kmph, km/hrkilometer per hour kHzKHz, KHZ, Khzkilohertz MHzMHZ, Mhzmegahertz hPaHPa, HPA, Hpa, mbhectopascal kPaKPa, KPA, Kpakilopascal CC, deg C, C, Cdegree Celsius KK, deg Kkelvin

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Outros enganos

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Albertazzi, A., Souza, A. R. Fundamentos Metrologia Cientifica e industrial. 407p., Editora Manole, 2008. VIM 2012 - VOCABULRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA http://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf SI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES http://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/si_versao_final.pdf BIBLIOGRAFIA