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F è la forza generata, m è la massa dell'oggetto che genera la forza F, g pedice gl è l'accelerazione di gravità locale, p pedice pa è la densità dell'aria, p pedice pm è la densità media del materiale dell'oggetto che genera la forza F. Nella macchina campione di forza la forza generata viene trasferita agli strumenti da tarare mediante telai di carico e d'inversione, la cui geometria e le caratteristiche di deformazione elastica sono fondamentali per ridurre al minimo le modifiche della forza nel suo trasferimento. Il valore di massa m è determinato con riferimento al campione nazionale di massa. L'accelerazione di gravità locale è determinata in base ai valori ottenuti mediante il gravimetro assoluto dell'IMGC. La densità dell'aria è stata valutata sulla base della temperatura media di 20 C e di valori medi di pressione e di umidità, mediante la formula raccomandata dal BIPM. Il campo di forza da 2 N a 100 kN è coperto utilizzando più macchine, con zone di sovrapposizione delle forze generate. 2. L'incertezza del campione nazionale di forza è dovuta prevalentemente agli effetti, di difficile valutazione, della geometria e della deformazione elastica del telaio di carico; pertanto, in ambito del gruppo Forze del CCM è stato deciso di assumere convenzionalmente l'incertezza relativa di +/- 2,5 x 10(elevato a - 5) per le macchine a pesi diretti. La decisione deriva da stime prudenziali basate sui risultati dei confronti internazionali. Per il campione nazionale di forza la componente di tipo A è valutata con prove ripetute eseguite con i dinamometri di miglior qualità utilizzati per i confronti internazionali delle macchine campione di forza. Si ottiene così l'insieme non separabile dell'incertezza della macchina e del dinamometro impiegato, dell'ordine di +/- 10(elevato a - 5). Le componenti di tipo B possono essere valutate sulla base della formula sopra riportata. L'incertezza sul valore della massa m è inferiore a +/- 5 x 10(elevato a - 6) . L'incertezza sull'accelerazione di gravità è trascurabile +/- 1 x 10(elevato a - 8). L'incertezza sulla spinta aerostatica (parte della formula racchiusa in parentesi) è causata principalmente dalle variazioni di pressione ed umidità relativa ed è inferiore a (Più o Meno) 1 x 10(elevato a - 5) . 3. La macchina campione ha partecipato nel 1987 ad un confronto internazionale promosso dal BCR; si sono riscontrate differenze tra le macchine dell'ordine di 3 x 10(elevato a - 5), quindi all'interno dell'incertezza assunta. 4. Per valutare eventuali guasti sono previsti controlli funzionali delle macchine a pesi diretti e confronti nei campi di misura comuni. Inoltre è disponibile una serie di dinamometri con caratteristica nota utilizzabili per valutare eventuali irregolarità di funzionamento. 5. Dalla macchina a pesi diretti, per moltiplicazione idraulica, deriva una macchina campione con portata 1 MN, la cui incertezza relativa, ottenuta in base ai risultati dei confronti internazionali, è di +/- 2 x 10(elevato a - 4). Il campo da 1 MN a 9 MN è coperto mediante dinamometri di confronto tarati con incertezza contenuta entro +/- 5 x 10(elevato a - 4). SCALE NAZIONALI DI DUREZZA La misura di durezza è ottenuta misurando la dimensione dell'impronta lasciata dal penetratore applicato alla superficie del materiale, con forza, durata e velocità dell'applicazione fissate dalla normativa internazionale. La forza è generata mediante masse tarate soggette all'accelerazione di gravità locale. La misurazione della dimensione dell'impronta è effettuata tramite un interferometro con laser. L'unità di misura della durezza è il punto di durezza della scala adottata. Vengono realizzate le seguenti scale, utilizzate per applicazioni differenti: scale Rockwell (precarico e misurazione della profondità di penetrazione) con penetratore sfero-conico di diamante, con incertezza di +/- 0,2 punti di durezza; scale Rockwell (precarico e misurazione della profondità di penetrazione) con penetratore a sfera, con incertezza di +/- 0,3 punti di durezza; scale Vickers (misurazione della diagonale dell'impronta) con penetratore a piramide di diamante, con incertezza relativa di (Più o Meno) 5 x 10(elevato a - 3) ; scale micro Vickers (misurazione della diagonale dell'impronta) con penetratore a piramide di diamante, con incertezza relativa di (0,2 micron m +/- + 5 x 10(elevato a - 3)s , essendo d la d diagonale dell'impronta espressa in micrometri; scale Brinell (misurazione del diametro dell'impronta) con penetratore a sfera, con incertezza relativa di +/- 5 x 10(elevato a - 3). Le incertezze delle scale realizzate sono quelle riscontrate in confronti internazionali e principalmente dovute alle tolleranze ammesse dalla normativa sui parametri che definiscono le scale di durezza. 4. Campione nazionale di pressione Il campione nazionale di pressione è utilizzato per effettuare misurazioni di pressione assoluta e misurazioni di pressione relativa. La pressione assoluta è riferita al limite teorico di pressione nulla, cioè ad una pressione estremamente piccola ma nota, detta vuoto di riferimento. La pressione relativa è invece riferita a una pressione finita, in generale prossima alla pressione di 101 325 Pa. 1. Per coprire l'intero campo di pressioni relative e assolute, in mezzo liquido e in mezzo gassoso, è necessario realizzare e conservare un complesso di sistemi, elencati in dettaglio e sinteticamente descritti qui di seguito. Il manobarometro a colonna di mercurio di tipo interferometrico copre il campo di pressione assoluta in mezzo gassoso da 100 Pa a 102 kPa, con incertezza relativa di (0,05 Pa +/- + 5 x 10(elevato a - 6), essendo p la p pressione misurata espressa in pascal. Esso è costituito da un tubo ad U contenente mercurio di massa volumica nota; un sistema interferometrico in luce bianca consente la localizzazione dei menischi. Il dislivello tra i due menischi è misurato con un regolo graduato. Il manobarometro è posizionato su un supporto antivibrante in un locale a temperatura controllata. Gli accoppiamenti pistone-cilindro, nei quali il pistone è caricato con masse, detti nel seguito banchi manometrici a pesi diretti, sono costituiti da un accoppiamento tra un pistone e un cilindro; l'accoppiamento ha area effettiva nota e riportata alla temperatura di riferimento di 20 C; la pressione è misurata come forza applicata sull'area stessa. L'insieme dei banchi manometrici a pesi diretti è costituito da (con p si indica la pressione misurata espressa in pascal): a) un gruppo di banchi manometrici, per pressione assoluta in mezzo gassoso da 102 kPa a 5,2 MPa, con incertezza relativa di (0,26 Pa +/- + 11 x 10(elevato a - 6) .