Transcript 3.1.1 Kütle ve Ağırlık

BÖLÜM 3. ÖLÇMEDE GENEL
KAVRAMLAR
• Bu bölüm’de; Ölçme kavramları, Ölçmede
sıklıkla karıştırılan kavramlar (analogsayısal,statik-dinamik ölçme), ölçmede
hatalar konularından bahsedilecektir.
3.1 Ölçmede sıklıkla karıştırılan
kavramlar
•
•
•
•
•
Kütle ağırlık
Isı sıcaklık
Sıcaklığın birimi nedir
Joule- kalori
Derece- kelvin
3.1.1 Kütle ve Ağırlık
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
- Kütle: cismin bünyesinde bulundurduğu
madde miktarının fiziksel bir ölçüsü
- Ağırlık: cismin yerçekimi ivmesi etkisi ile
aşağıya doğru uyguladığı kuvvettir.
- Bir cismin kütlesi, cismi terazide tartarak
bulunur.
Ağırlığı ise hesaplanır: G=mg
- SI birim sisteminde:
- Kütle birimi: kg
Bir kilogram prototipi yandaki resimde
görülmektedir.
• - Ağırlık birimi: bir kuvvet birimi olan Newton (N)’dur
3.1.2 Isı ve Sıcaklık
• Sıcaklık ve Isı
• En çok karıştırılan birimlerden ikiside sıcaklık ve ısı’dır.
• Örneğin dışarıdaki hava ısısı mı? Yoksa hava sıcaklığımı?Bu
sorunun cevabını verebilmek için ısı ve sıcaklık arasında bir
• - Sebep-Sonuç ilişkisinin olduğu bilinmelidir
• Sıcaklık: Maddenin bir molekülünün ortalama kinetik enerjisidir.
(Cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjisine kinetik enerji
denir.) Temel birimlerden biri olup birimi kelvin’dir. Ayrıca sıcaklık
termometreler ile ölçülür ve birimi celcius derece olarak ta kullanılır.
• Isı: Maddenin molekülleri arasındaki toplam enerjidir.Enerji
olduğundan birimi “joule”’dur. Isı, belirli sıcaklıktaki bir cisimden,
daha düşük sıcaklıktaki bir cisme, sıcaklık farkı nedeniyle geçen
enerjidir.
• Sıcaklık, ısı enerjisinin etkilerinden birisidir.
3.1.3 Isı birimi kalori mi? Yoksa
joule mu?
• Kalori; (simgesi cal) atmosfer basıncında 1 gram
suyun sıcaklığını 14,5°C'den 15,5 °C'ye çıkarmak için
gerekli olan enerji miktarıdır.
• Takriben 1925'ten beri kalori, joule terimi ile
belirlenmektedir. Enerji birimi olarak kalori, bir tesir elde
edecek şekilde bir maddeye ısının verildiği veya
eklendiği fen ve mühendislik dallarında ısı miktarını
belirlemek için kullanılır. Maddelerin ısı kapasiteleri,
erime ve buharlaşma ısıları ve kimyevi değişmeye bağlı
reaksiyon ısıları daima kalori terimi ile ifade edilir. Bir
kalori yaklaşık 4,184 joule'ye eşittir.bir insan yaklaşık 4
litre su ile günlük kalori ihyacını karşılar.4 kibrit çöpü
yakıldığında=1kalori enerji açığa çıkar.
3.1.4 Sıcaklık birimi kelvin mi?
Yoksa derece mi?
• SI birim sistemin sıcaklı temel birim ve birimi
kelvindir. Santigrat derecesi sıfır noktasını suyun
donma noktası olarak aldığından, 0°C
=273.15K'e eşit olur. Benzeri şekilde Santigrat
derece olarak ifade edilen herhangi bir sıcaklığı
kelvine çevirmek için söz konusu değere 273.15
eklenir. Örneğin: 22°C=295.15K (22+273.15)
Sonuç olarak kelvin mutlak sıfır noktası olan 273.15
Isı ve sıcaklık
Isı sebebi Sıcaklık oluşur. Bir maddeye ısı enerjisi verdiğimizde
sıcaklığı artar.
Sıcaklık artışı maddenin cinsine, kütlesine, ve verilen ısı miktarına
bağlıdır. Bir maddenin molekülleri sürekli titreşim halindedir. Bu
titreşimden dolayı moleküllerin kinetik enerjisi vardır. Sıcaklık maddenin bir
molekülünün ortalama kinetik enerjisidir. Isı maddenin molekülleri
arasındaki toplam enerjidir.Katı bir maddenin molekülleri sürekli titreşim
hareketi yapar. Sıcaklık artarsa moleküllerin hızları artar.
moleküller
A: sağasola tüm kırmızı
toplar 1mm titreyecektir.
3.1.5 Sıcaklık birimi kelvin mi?
Yoksa derece mi?
• Sıcaklık temometre ile ölçülür. Bilinen dört
çeşit termometre vardır.
3.1.6 Kelvin (K) ve Santigrad (ºC)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
- 1 °C’lık sıcaklık farkı ile 1 K’lik sıcaklık farkı her
iki sıcaklık ölçeğindede aynı
- Farklılık sıfır noktasının yerindedir;
a) Santigrat skalasında, suyun donma sıcaklığıdır
b) Kelvin skalasında ise, mümkün olan en düşük
sıcaklık değeri olup (mutlak sıfır) santigrat
skalasındaki sıfır noktasından 273.15 birim
aşağıdadır
-Mutlak sıfır: bir cismin moleküllerinin
hareketinin durduğu teorik sıcaklık değeridir.
3.2 Ölçmedeki kavramlar
•
•
•
•
•
Ölçmede yer alan genel kavramlar
İşaret
Sayısal-analog ölçüm
Statik-dinamik ölçüm
Kavramları özellikle ölçüm için gerekli olan
sistemin kurulması ve birbirine bağlantısı,
ölçüm alınması gibi konular için gereklidir.
3.2.1 İşaret
• Fiziksel olayların elektriksel olarak
gösterilmesi işaret olarak adlandırılır.Tüm
enerji boyutlarındaki ölçme
işlemlerinde,birbirine dönüştürmede,
bilginin işlenmesinde analog ve sayısal
işaretler kullanılır.
3.2.2 Sayısal ve analog ölçüm
• Sayısal ölçme:Yalnızca iki değer alabilen
büyüklük sayısal büyüklük olarak
adlandırılır.(high-low, var-yok,0-1...vb.)
Analog ölçme:Kesintisiz olarak sürekli
değerler alan ve sahip oldukları değerler
belirli sınırlar içerisinde sürekli olarak
değişen büyüklük, analog büyüklük
olarak adlandırılır.Fiziksel olayların
tamamına yakını (sıcaklığın değişmesi,
havanın karaması. Vb..)
Analog sinyal
Sayısal (Dijital sinyal)
3.2.3 Statik ve Dinamik ölçme
• Zamanla çok yavaş değişen veya değişmeyen
fiziksel büyüklüklerin ölçülmesi statik ölçmedir.
Bir başka deyişle ölçme sırasında değeri sabit
olarak kabul edilen bir büyüklüğün ölçülmesidir.
• Örnek: Sabit yük altında bir kirişin
deformasyonunun ölçülmesi.Bir ölçme cihazının
ölçme süresi, fiziksel büyüklüğün değişme
süresinden daha kısa ise ölçme statiktir.
3.2.4 Statik ve Dinamik ölçme
• Ölçme esnasında ölçülen fiziksel
büyüklüğün değişimi söz konusu iken
yapılan ölçüm dinamik ölçümdür.
• Örnek: Bir borudan akan akışkanın hızı;
titreşen bir kirişin deformasyonunun
ölçülmesi.
3.3 Ölçmede hatalar
• Ölçülen değer ile gerçek değer arasındaki
fark hata olarak tanımlanır. Ölçmelerde
hatalar;
• Tayin edilebilir
• Tayin edilemez
• Rastlantı hataları olmak üzere üç çeşittir.
3.3.1 Tayin edilebilir hatalar
• Sistem veya cihaz içi hataları, tekrarlı
ölçmelerde sabit olan ve değişmeyen
hatalardır. Bu hatalar, imalat esnasındaki
fabrika yapım hataları, referans, ayar ve
kalibrasyon hatalardır.
3.3.2 Tayin edilemez hatalar
• Kaynakları kişiden kişiye ve zamandan
zamana değişen ve değişik etkenlere göre
hesap edilme imkanı bulunamayan hatalar
tayin edilemez hatalardır.
3.3.3 Rastlantı hataları
• Belirsiz nedenlerden dolayı ortaya çıkan
hatalardır. Genlik ve polaritesinin ne
zaman değişeceği belli olmayan
durumlarda söz konusudur. Rastlantı
hataları özellikle tekrarlı ölçme yapılması
durumunda ortaya çıkar. Bunların
belirlenmesi oldukça zordur. Bunlar
istatistiksel yollarla bulunur. Ölçüm
sisteminin eğik olması, dış etkenler
rastlantı hatalarına örnek olabilir.
3.3.4 Hataların hesaplanması
• Hataları matematiksel olarak hesaplayarak hata oranları
kullanıcılara bildirilir.
• Bu amaçla kalibrasyon merkezleri kurulmuştur. Kalibrasyon
Kalibrasyon; bir ölçü aleti veya ölçme sisteminin gösterdiği veya bir
ölçüt/ölçeğin ifade ettiği değerler ile, ölçülenin bilinen değerleri
arasındaki ilişkinin belli koşullar altında belirlenmesi için yapılan
işlemler dizisidir Uzunluk, ağırlık, sertlik, elektrik direnç vb gibi
herhangi büyüklüklerin ölçümlerini yapan aletlerin kabul edilen bir
ölçüte göre ayarlarının yapılması ve hata sınırlarının belirlenmesi
olarak anlaşılır
3.3.4.1 Kalibrasyonunu önemi
• Alım satım işlemlerinin doğru yapılabilmesi ve kalite
denetimi için bir gereklilik olarak ortaya çıkan
kalibrasyon, kullanılan ölçü aletlerinin istenilen
doğrulukta ölçüm yapıp yapmadığının belirlenmesini
sağlar Türkiye'de ölçü ve ölçü aletlerinin doğru ayarlı ve
uluslararası birimler sistemine uygun olarak imalini ve
kullanılmasını, 11 Ocak 1989 tarihli 3516 sayılı Ölçü Ve
Ayarlar Kanunu çerçevesinde Sanayi ve Ticaret
Bakanlığı düzenler.
Düzenli olarak kalibre edilen ölçüm sistem ve aletleri en
az hata yapan, hatası kanun ve belgeyle sabitlenmiş
veya izin verilen sınırın altına indirilmiş olan cihazlardır.
3.3.4.2 Kalibrasyonda yöntem ve
amaç
•
•
Yöntem
Kalibrasyon işleminde, kalibre edilen ölçü aletinin hata miktarı, kendisinden
daha yüksek doğruluklu (en az 3 kat), bir ölçü aleti referans alınarak
belirlenir Referans alınan ölçü alet(ler)inin kalibrasyon sertifikası üzerinden
ulusal veya uluslararası temel referanslara kesintisiz bir kıyaslamalar zinciri
ile bağlanması (izlenebilirlik) gerekir Böylelikle kalibre edilen ölçü aletinin
de temel referanslara izlenebilirliği sağlanmış olur ki bu kalibrasyon
işleminin geçerliliği için en önemli şarttır
Amaç: İstenen kalitenin sağlanması için, kaliteyi doğrudan etkileyen
noktalarda yapılan ölçümlerin her zaman belli bir doğrulukta olması gerekir
Kullanıcılar bu noktalarda ölçüm yapan ölçü aletlerini seçerken ve
kullanırken ihtiyaç duyulan doğruluğu göz önüne almak zorundadır
Kullandığı ölçü aletinin amaçladığı kalite için gereken doğruluğa sahip olup
olmadığını ise ancak kalibrasyon testleri ile belirleyebilir.
Yapılan uygulamaların temelinde mutlak ve bağıl ölçmeler yer almaktadır.
3.3.5.1 Mutlak hata
• 1.Cihazın mutlak hatası: Cihazın ölçtüğü
değer (Xö) ile ölçülen işaretin gerçek
değeri (X) arasındaki fark olarak
hesaplanır.
•
∆X=Xö-X
İşaretin gerçek değeri hesapla bulunan değerdir. Bu
hesaplamalarda tüm kriterler dikkate alınır. Ölçülen değer
ise her zaman hatalı olan değerdir. Ölçüm sonucu bulunur.
Ölçülen değer gerçek değerin rakamsal değerinden
büyükte, küçükte olabilir.
3.3.5.2 Bağıl hata
•
•
Ölçme cihazının bağıl hatası: Mutlak hatanın
(∆X) ölçülen işaretin gerçek değerine (X) oranı
olarak hesaplanır.
•
β = X %100  X %100
X
Xö
Ölçme neden önemlidir. Ölçmede
nelere dikkat edilmelidir. Bu tip
sorulara en güzel cevaplar yapılan
hataların örneklenmesi ile
verilebilir.
- Yıl: 1999
- NASA Mars gözlem aracı
uzayda kayboldu. Problemin
temeli sebebi uzmanlar tarafından
yapılan aşağıdaki birim
dönüştürme hatası (1 Newton =
0.225 Pound olarak alınmamış)
tahmini maddi kayıp 125 milyon
dolar olmuştur.
3.4 Ölçmeye yardımcı teknikler
•
3.4.1 Trigonometrik Fonksiyonlar
–
Altdaki garafikte olduğu gibi, üçgenin iki dik kenarı ile ilgili
altı değişik oran vardır. Bu oranlara trigonometrik
fonksiyonlar denir.
3.4.1 TRİGONOMETRİK FONKSİYONLAR
Altı trigonometrik fonksiyon şunlardır.
28
Chapter 1
Semboller
3.4.2 Semboller
Ölçü aletlerini ve endüstriyel ürünleri kullanırken mutlaka üzerinde yer alan
işaret ve uyarılara uyulması gereklidir. Cihazların etiket değerlerinde
kullanılması can ve mal güvenliği sağlar.
Aşağıdaki gibi genellikle ingilizce olarak
yer alır. Güvenlik sembolleri yanda
verilmiştir.
Çalışma soruları
• Endüstriyel ürünleri kullanırken nelere
dikkat edilmelidir?
• Vücüt ısım 36 derecedir. İfadesi
doğrumudur?
• Tüm ölçmeler hatalımıdır?
Çalışma soruları
• Bir R direnci üzerindeki voltmetrenin
ölçtüğü gerçek değer hesapla 100V
bulunmuştur. Voltmetrenin göstergesinden
104 V okunduğuna göre yapılan bağıl hata
yüzde olarak ne kadardır.?