Prac1_Instrumentos de Medida

8/19/2019 Prac1_Instrumentos de Medida

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Universidad de Antioquia 1

LABORATORIO DE FISICAPRACTICA # 1

Instrumentos de medida

Objetivo: Medir la densidad de 4 materiales (cobre, hierro, aluminio y papel) por dos métodos diferentes y

hacer una evaluación comparativa de los resultados basada en la sensibilidad de los equipos usados

Lista de materiaes:

! cilindros (uno de aluminio y otro de hierro)

1 paralelep"pedo de cobre# ho$as tama%o carta

1 &onio o vernier (ran'o de a 1# cm) er Ane!o " para principios de funcionamiento

1 tornillo micrométrico (ran'o de hasta !# cm) er Ane!o para principios de funcionamiento

1 re'la 'raduada (ran'o de a * cm)1 probeta 'raduada (ran'o de a 1 ml)

1 balan+a romana (ran'o de a 1 ')

1 balan+a electrónica (ran'o de a ! ')

$ar%o te&ri%o:

a) -efiniciones

Masa (m). /antidad de materiaolumen (V ). 0ección del espacio tridimensional

-ensidad (δ). Medida de la cantidad de materia que ocupa un volumen determinado

-ensidad lineal (λ). Masa por unidad de lon'itud ( L) 0e usa para caracteri+ar sistemas cuya lon'itud ecede

en varios órdenes de ma'nitud su espesor que se considera fi$o Util para cables o hilos, e incluso carreteras o

ferrocarriles (er sección de Ejer%i%ios)

-ensidad superficial (σ). Masa por unidad de 2rea ( A) 0e usa para caracteri+ar superficies cuando el espesor

es fi$o Util para placas met2licas, de madera, telas, pinturas (er sección de Ejer%i%ios)

b) 3cuaciones

3cs15

3c!5

3c*5

donde Vp 6 volumen de un paralelep"pedo, Vc 6 volumen de un cilindro, l 6 lar'o, a 6 ancho, h 6 altura y r 6 radio

7a relación entre la densidad volumétrica y las densidades lon'itudinal y superficial se deducen de considerar

el volumen del cuerpo como el 2rea de la base por la lon'itud.

L A L Am

V m σ λ δ ==

⋅

==

c) 8rincipios de los métodos. 7lamamos 9método 'eométrico: para medir la densidad al método de medir lasdimensiones de un ob$eto re'ular y calcular su volumen haciendo uso de fórmulas de 'eometr"a elemental

7lamamos 9método de Arqu"medes: para medir la densidad al método de medir el volumen directamente

viendo el volumen de a'ua despla+ada en una probeta 'raduada 3n ambos métodos la masa se mide con una

balan+a

Prof. Germán Ricaurte Marzo 2006

4

;;

!

! h Dhr V

hal V

V

m

A

m

L

m

c

p

⋅=⋅=

××=

===

π π

δ σ λ


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Universidad de Antioquia !

Pro%edimiento:

1 Medir volumen del paralelep"pedo de cobre usando el calibrador o nonio para medir las tres dimensiones

y pesarlo en la balan+a (anotar resultado en la tabla de resultados)! Medir volumen de los cilindros de aluminio y hierro usando el nonio para medir el di2metro y la altura

8éselos en la balan+a

* Medir el lar'o y el ancho de la ho$a de tama%o carta usando la re'la de * cm

4 8ara medir con mayor precisión el espesor (altura) de la ho$a carta, dóblela cuatro veces por la mitad (deforma tal que se mide el espesor de !4 6 1 ho$as o tome 1 ho$as i'uales) con el tornillo micrométrico

# 8ese # o 1 ho$as carta en la balan+a también para aumentar la precisión de la medida

Medir los vol


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Universidad de Antioquia *

!o"re

a) M Eeométrico

b) M Arqu"medes

7ar'o 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF

Ancho 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF

3spesor 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF

Masa 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF

olumen (probeta) 6

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

#ierro

a) M Eeométrico

b) M Arqu"medes

-i2metro 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF

Altura 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF


olumen (probeta) 6

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

Aluminioa) M Eeométrico

b) M Arqu"medes

-i2metro 6FFFFFFF ± FFFFFFFFF

Altura 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF


olumen (probeta) 6

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

Papel

a) M Eeométrico

b) M Arqu"medes

7ar'o 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF

Ancho 6 FFFFFFF ± FFFFFFFFF

3spesor de FFF ho$as 6 FFFFF ± FFFFFF

Masa de FFFF ho$as 6 FFFFF ± FFFFFF

olumen (probeta) 6

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

FFFFF ± FFFFFF

Con%usiones:

-e acuerdo a los resultados del error absoluto de los instrumentos usados discuta acerca de los dos métodos

(cu2l método es m2s preciso, cual es m2s r2pido, venta$as y desventa$as)

-i'a cu2les son las variables m2s cr"ticas en cada método y, de acuerdo a estas, indique el primer instrumentoque Ud conse'uir"a para aumentar la sensibilidad de las medidas de densidad

FFFFFFFFFFFFFFF

A.E/O 10 Ejer%i%ios ara e 2ui3

┌────────────────────────────────────────────────────────────┐3$ercicio 1. 0i la densidad superficial de una pintura es de 11 G'Bm!, (a) /u2ntos Hilos de pintura se

necesitan para pintar una pared de 1 m

!

(b) /u2l es la densidad volumétrica de la pintura, si elespesor aplicado recomendado para esa pintura es de 1 µm

Iespuesta. (a) m $ σ. A 6 (11 H'Bm!)(1m!) 6 11 H',

(b) δ 6 m B 6 m B (A7) 6 σ B 7 6 (11 H'Bm!) B (1 1J m) 6 1! 1* H' B m* 6

6 1! ' B cm*

└────────────────────────────────────────────────────────────┘

┌────────────────────────────────────────────────────────────┐



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Universidad de Antioquia 4

3$ercicio !. Un pol"mero de densidad volumétrica δ 6 ?# 'Bcm* se funde y por etrucción (proceso

por el cual se hace pasar por un a'u$ero) se vuelve un hilo (a) /alcule la densidad lon'itudinal del hilo

si el di2metro del a'u$ero es de 1 mm (b) 0i se quiere fabricar un Hilómetro de hilo, @/u2ntos G' de pol"mero se necesitan

Iespuesta. (a) λ 6 δ .A 6 δ(π.d!B4 )$ (?# 1* H'Bm*)π(1 m)!B4 6 =4 1J4 H'Bm

(b) m $ λ .L$ (=4 1J4

H'Bm)(1*

m) 6=4 H'└────────────────────────────────────────────────────────────┘



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Ane!o ". 3l nonio, vernier, calibrador o pié de rey

3l nonio es un instrumento que sirve para aumentar en un orden de ma'nitud la constante de instrumento deuna escala 'raduada 8ara hacerlo la escala 'raduada o ecala principal debe estar hecha de un material que

no cambie casi con la temperatura, normalmente una aleación especial, y que a la ve+ permita 'rabar sobre él

l"neas finas A la escala principal se a$usta otra escala desli+ante llamada escala secundaria o ecala del nonio

Fi*ura 10 0e muestra una escala de nonio construida de la si'uiente manera. 1

unidades de la escala móvil corresponden a ? unidades de la escala principal 7a

ma'nitud de 1 cm se ha ea'erado con fines de claridad


1 cm

1 cm

1 cm

1 cm

1 cm

1 cm

a

b

c

d

e

f


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0i se tiene, por e$emplo, un equipo con una constante de instrumento de ∆ % 6 1 cm 6 1 mm y se quiere

aumentarla a ∆ % 6 1 cm 6 1 mm, es decir si se quiere dividir el mil"metro en 1 partes i'uales, la escala

del nonio se debe construir de tal forma que 1 unidades del nonio (1 un) ten'an la misma lon'itud que ?unidades de la escala principal (? mm) er la Fi*ura 1a

-e esta forma mmun ?1 = y, por tanto, mmun ?1 = As", la distancia entre dos mediciones

consecutivas es mmmm % 1)?1( =−=∆ , es decir una décima de mil"metro como se quiere

3n la Fi*ura 1b se muestra que si la escala nonio se desli+a hasta que coincida la primera l"nea del nonio con

al'una de las l"neas de la escala principal, (desalineando obviamente las l"nea y 1 del nonio) se tiene que

entre los dos ceros de las dos escalas hay un espacio de 1 mm

3n la Fi*ura 1% se muestra que si la l"nea del nonio que m2s se a$usta es la se'unda, se tiene que entre los dos

ceros de las dos escalas un espacio de ! mm 0ucesivamente, es posible determinar el espacio de

desli+amiento entre las dos marcas de cero de las dos escalas en décimas de mil"metro soamente

determinando %ua 4nea de nonio %oin%ide mejor %on a*una 4nea de a es%aa rin%ia

7o interesante es que no hay que hacer una escala de nonio i'ualmente lar'a que la escala principal Kastadesli+ar la escala del nonio y la subdivisión de la escala principal ser2 la misma (en el caso del e$emplo

1mm) no importa sobre que parte de la escala principal se esté midiendo en ese momento

Ane!o 0 3l tornillo micrométrico

3l tornillo micrométrico permite dividir el mil"metro en 1 partes i'uales, es decir, aumenta en dos órdenes

de ma'nitud la sensibilidad del instrumento 8ara ello dispone de un cilindro del'ado fi$o (que hace el papel

de tuerca) marcado en mil"metros y un cilindro 'iratorio o tam"or de radio 'rande dividido en # partesi'uales que tienen las marcas de mil"metro inclinadas como muestra la Fi*ura " 3l tambor hace 'irar un

tormillo de rosca fina calibrado de tal manera que dos vueltas completas del tambor desplacen el tornillo un

mil"metro Adem2s, deba$o de la escala de los mil"metros hay marcas de medio mil"metro para determinar si

el valor del tambor corresponde a la primera vuelta o a la se'unda 7os tornillos micrométricos t"picos suelenrotar # vueltas, es decir, pueden medir hasta !# mm

Fi*ura "0 3squema de lectura de un tornillo micrométrico 3l tambor 'rande est2

dividido en # partes i'uales -os vueltas del tornillo despla+an el tubo medidor

1 mm Una lectura desprevenida del tambor, tal como se presenta, pareciera quereporta 14 mm; como realmente el tambor ya dio la primera vuelta (ya que el

borde del tambor, como se muestra, pasó la l"nea del medio mil"metro), la lectura

correcta es entonces 1? mm

L&


Tornillo“tuerca” (mm)

Tambor (0.01mm)

Medida

Mango degiro conproteccin

!alanca defreno "ona de

lectura

“Tuerca” (1mm)

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