1. A INSTRUMENTAÇÃO NA INDÚSTRIA 1.5. Escrita dos números e Unidades 1.5.1. Algarismos significativos Ao escreverem-se números, quer estes sejam provenientes de medidas ou sejam resultados de cálculos, utilizam-se algarismos. Um dos pontos importantes nesta escrita é a de se saber com quantos algarismos é que se deve escrever um determinado número. A resposta a esta questão é simples: o número de algarismos depende da precisão(2) com que se quer representar a grandeza que o número indica. Assim, ao representar o nível de um tanque por 5,73 m está a indicar-se que a precisão da medida é melhor que 0,01 m, ou seja, o nível estará compreendido entre 5,725 m e 5,735 m. Se se indicar o mesmo nível pelo número 5,7 m está-se a representá-lo com menor precisão, um valor compreendido entre 5,65 m e 5,75m. Quando se pretender indicar que este nível é apresentado com uma precisão de 0,001 m deve escrever-se 5,730 m. É aqui que aparece o conceito de algarismo significativo, que não deve ser confundido com o de casa decimal. A tabela seguinte é suficiente para esclarecer o que acaba de se expor. Exemplo nº 1 Número para o exemplo 3,68 nº de algarismos significativos 3 nº de casas decimais 2 precisão 0,01 (±0,005) 2 129,7 4 1 0,1 (±0,05) 3 0,237 3 3 0,001 (±0,0005) 4 0,0237 3 4 0,0001 (±0,000 05) 5 0,023700 5 6 0,000 001 (±0,000 000 5) 6 78300 3, 4 ou 5 0 100, 10 ou 1 (±50, ±5 ou ±0,5) No caso do nº do exemplo 6, se for relevante para a aplicação em causa, deverá indicar-se qual o número de algarismos significativos. Note-se que de uma forma geral os zeros à esquerda de outros algarismos não são significativos. Os zeros à direita de outros algarismos são significativos se estiverem incluídos nas casas decimais, podendo sê-lo ou não noutros casos, como no do exemplo 6. Convém aqui alertar para um facto que pode originar erros muito grandes: aquele em que se efectua o quociente de um número pela diferença de dois números da mesma ordem de grandeza e com o mesmo número de algarismos significativos. Seja o exemplo em que se subtrai 4,384 de 4,391. Qualquer dos números tem 4 algarismos significativos. No entanto a sua diferença, que é 0,007 , tem apenas 1 algarismo significativo. Se se tivesse arredondado qualquer dos números para 3 algarismos significativos (4,384Æ4,38 e 4,391Æ4,39) a diferença seria 0,01. Se dividir por exemplo 1 por 0,007 obtém-se 142,9 , enquanto que se se dividir o mesmo número 1 por 0,01 obtém-se 100,0. Valores substancialmente diferentes! 2 Embora o conceito de precisão seja intuitivo, ele é definido com rigor no Cap. 24 – Metrologia. 22 1. A INSTRUMENTAÇÃO NA INDÚSTRIA Em face do exposto recomenda-se que ao efectuar cálculos se utilizem os números com o maior número possível (e prático) de algarismos significativos, deixando para a apresentação dos resultados o número de algarismos significativos adequado. Os números provenientes de contagens de objectos (números naturais ou inteiros positivos) têm uma precisão muito grande, ou melhor, infinita. O número de algarismos significativos a utilizar dependerá da situação em que se está. Por exemplo, o número natural 27 poderá escrever-se com 3, 9, … algarismos significativos, consoante a aplicação em que será inserido. Ao efectuar multiplicações e divisões de números em que cada um deles tem um determinado número de algarismos significativos, o resultado não pode ter mais algarismos significativos do que o que tem o menor número. Ao efectuar adições e subtracções de números o resultado não pode ter mais algarismos significativos depois da vírgula decimal do que o que tem o menor número de algarismos significativos. Muitos países utilizam o ponto para indicar a posição da casa decimal de um número pelo que há que ter este facto em atenção. Na escrita dos números, e para facilitar a leitura, os algarismos podem agrupar-se em conjuntos de 3, separados por um espaço. Exceptuam-se os casos em que há apenas 4 casas decimais. Exemplos: 1000 Æ1 000; 87532Æ87 532; 1538,45117Æ1 538,451 17; 0,1234Æ0,1234 (e não 0,123 4) 1.5.2. Notação científica A notação científica é uma forma prática de escrever números que contém muitos zeros, à esquerda ou à direita da vírgula. Para o efeito o número escreve-se sob a forma de um produto de um número compreendido entre 1 e 10, multiplicado por uma potência de 10. Convém aqui recordar que 102=10×10=100; 103=1 000; 106=1 000 000 … e que 101=10; 100=1; 10-1=0,1; 10-2=0,01; 10-6=0,000 001; … A tabela seguinte mostra alguns números escritos na forma científica Exemplo nº Número para o exemplo Número na forma científica Número de algarismos significativos 1 368 3,68×102 3 2 129 700 1,297×105 4 1,2970×105 5 1,29700×105 6 3 0,237 2,37×10-1 3 4 0,023700 2,37×10-2 3 5 1 789 376 125 1,789 376 125×109 10 6 0,000 000 078 3 7,83×10-8 3 23 1. A INSTRUMENTAÇÃO NA INDÚSTRIA Num número escrito em notação científica o número de algarismos significativos é igual ao número de algarismos do número que multiplica pela potência de 10. A notação científica é útil quando se multiplicam ou dividem números. Utilizam-se no cálculo as regras seguintes: 10n × 10m = 10n + m 10n ÷ 10m = 10n − m (10n ) m = 10n×m Assim, por exemplo, (3,68×102)×( 7,83×10-8) = 3,68×7,83×102-8 = 28,81×10-6 = 2,881×10-5 (3,68×102)÷( 7,83×10-8) = 3,68÷7,83×102-(-8) = 0,470×1010 = 4,70×109 (3,68×102)3 = (3,68)3×(102)3 = 49,84×106 = 4,984×107. 1.5.3. Arredondamentos Muitas vezes tem interesse apresentar um número com menos casas decimais do que aquelas que ele tem. Diz-se então que se faz um arredondamento. Assim, por exemplo, o número 315,72 ao ser arredondado para as décimas escreve-se 315,7. O mesmo número se arredondado para as unidade ficaria em 316. O arredondamento para a casa decimal imediatamente acima obedece às seguintes regras: Se o algarismo da casa decimal a arredondar for inferior a 5 o número é truncado; se for superior a 5 a casa anterior sobe uma unidade; se for igual a 5, a casa anterior arredonda para o número par mais próximo. Dão se a seguir alguns exemplos. Exemplo nº 1 2 3 4 5 6 Número para o exemplo 18,644 18,646 23,75 23,85 0,0237 237 128 Arredondamento de uma casa decimal 18,64 18,65 23,8 23,8 0,024 237 130 Arredondamento de duas casas decimais 18,6 18,6 24 24 0,02 237 100 O arredondamento para duas casas decimais acima obedece às seguintes regras: Se os algarismos das casas decimais a arredondar formarem um número inferior a 50 o número é truncado, isto é, faz-se por defeito; se for superior a 50 o arredondamento faz-se por excesso; se for igual a 50, o número é arredondado para o número par mais próximo. Exemplos (para além dos anteriores): 18,6450 Æ 18,64; 18,6750 Æ 18,68. De modo semelhante se fazem os arredondamentos de mais do que duas casas decimais. 24