MEDICIONES

MEDICIONES

Resumen

En este laboratorio se pretende reconocer los distintos instrumentos de medida por medio de los cuales es posible determinar tiempos, longitudes y masa con distintos grados de precisión y sus respectivas unidades. Es de suma importancia conocer las distintas unidades de medidas y también reconocer y aprender a manipular algunos instrumentos de medidas, ya que si se utiliza un instrumento, para medir longitud, masa o medir tiempo, este instrumento debe dar una unidad de medida. Para realizar este laboratorio es necesario un cronometro, un vernier, una cinta métrica un palmer, un esferómetro, una balanza de platillo, una balanza electrónica, unas monedas un cilindro de aluminio, un casquete esférico y un balín.

TEORÍA RELACIONADA

MEDIR

La medición es la determinación de la proporción entre la dimensión o suceso de un objeto y una determinada unidad de medida. La dimensión del objeto y la unidad deben ser de la misma magnitud.
En la medición existen do tipos de medida las directas e indirectas:
Una medida o medición diremos que es directa, cuando disponemos de un instrumento de medida que la obtiene, así si deseamos medir la distancia de un punto a a un punto b, y disponemos del instrumento que nos permite realizar la medición, esta es directa.
No siempre es posible realizar una medida directa, porque no disponemos del instrumento adecuado, porque el valor a medir es muy grande o muy pequeño, porque hay obstáculos de otra naturaleza, etc.
Medición indirecta es aquella que realizando la medición de una variable, podemos calcular otra distinta, por la que estamos interesados [1].

UNIDADES DE MEDIDAS

Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras se conocen como unidades fundamentales, mientras que las segundas se llaman unidades derivadas.
Cada unidad tiene un símbolo asociado a ella, el cual se ubica a la derecha de un factor que expresa cuántas veces dicha cantidad se encuentra representada. Es común referirse a un múltiplo o submúltiplo de una unidad, los cuales se indican ubicando un prefijo delante del símbolo que la identifica.
Un conjunto consistente de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es denominado sistema de unidades.
Todas las unidades denotan cantidades escalares. En el caso de las magnitudes vectoriales, se interpreta que cada una de las componentes está expresada en la unidad indicada [2].

PATRON DE MEDIDA

Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medida.
Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema métrico sólo las unidades básicas tienen patrones de medidas.
Los patrones nunca varían su valor. Aunque han ido evolucionando, porque los anteriores establecidos fueron variables y, se establecieron otros diferentes considerados invariables [2].
El metro: Se define en 1.983 como la longitud recorrida por la luz en el vacío en 1/ 299.792.458 segundos [2].
El segundo: definido como la duración de 9.192.631.770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles energéticos hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133 [2].

El kilogramo: es la masa de un cilindro de platino e iridio que se conserva en la oficina de Pesas y Medidas de París [2].

Algunos instrumentos para realizar medidas de longitud, tiempo y masa son:

El cronómetro: es un reloj o una función de reloj que sirve para medir fracciones de tiempo, normalmente cortos y con gran precisión.

El vernier: es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro o hasta 1/20 de milímetro).
En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada y en su nonio de 1/128 de pulgadas.
El inventor de este instrumento fue el matemático francés Pierre Vernier (1580 (?) - 1637 (?)), y la escala secundaria de un calibre destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, se la conoce con el nombre de Vernier en honor a su inventor. En castellano se utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala.
Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio.
Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo permite medir dimensiones internas y profundidades.
Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas [3].

Palmer: es un tornillo que se desplaza axialmente longitudes pequeñas al girar el mismo dentro de una tuerca. Dichos desplazamientos pueden ser de ½ mm y de 1mm para giros completos en los milimétricos y por lo general de 0,025” en los de pulgadas. Se aplican en instrumentos de mediciones de gran precisión como son los micrómetros o Palmer, que se utilizan para medir longitudes [4].

El esferómetro: es un aparato de medición que permite medir el radio de una superficies esférica teniendo solo un casquete (solo parte de la superficie esférica).Es usado por los ópticos para conocer el radio de curvatura de la superficie de una lente cuando hay que reponer una y no se conoce su radio.También es usa en mecánica para determinar el radio de una superficie esférica, por ejemplo cuando se debe construir una reparación y no se cuenta con los planos originales [5].

La balanza: es junto con la romana y la báscula, uno de los tres instrumentos u operadores técnicos que se han inventado para medir la masa de un cuerpo. Sin embargo, el uso más frecuente es utilizarlas en la superficie terrestre asociando la masa al peso correspondiente, por lo cual suele referirse a esta magnitud.
Así como la báscula está siendo utilizada para pesar masas grandes y voluminosas, la balanza se utiliza para pesar masas pequeñas de solo unos kilos de peso y a nivel de laboratorio [6].

Balanza digital: la precisión de una balanza es una de las características fundamentales que caracterizan a este elemento de medición. En algunas balanzas de laboratorio (generalmente son las que requieren mediciones mas precisas) logran medir pesos de sustancias equivalentes a una millonésima de gramo que es lo mismo que decir una milésima de miligramo, o sea, 0.000001 gramo. Estos mecanismos requieren ciertas características particulares como por ejemplo, estar cerrados en una especie de caja de plástico o vidrio porque el aire ambiental y su movimiento pueden alterar la lectura deseada [7].

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Para realizar el laboratorio, se inicio con una explicación del profesor acerca de los patrones de medidas y los distintos instrumentos que se utilizan para realizar las mediciones en el laboratorio, la cinta métrica, el vernier, el palmer, balanza digital y de un platillo, el esferómetro y un cronometro. De estos instrumentos se explica la forma como se usan para obtener las medidas correspondientes, al igual, como calcular su grado de precisión y la diferencia entre medidas directas e indirectas. Realizada la explicación, con un cronometro se toma 20 veces el tiempo de reacción de un compañeros, seguidamente se mide el largo y ancho de la mesa de trabajo con una cinta métrica, se mide la profundidad del cilindro de aluminio con el vernier, el diámetro del balín se mide con el palmer, el radio de curvatura de casquete esférico se mide con el esferómetro y por ultimo la medida de la masa de 3 monedas con la balanza de platillo y con la balanza digital y su espesor con el palmer los instrumentos utilizados se muestran en la figura 1 estos datos son anotados para su posterior análisis.

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Figura 1. Instrumentos utilizados para el laboratorio.

RESULTADOS

Las siguientes medidas de longitud medidas con la cinta métrica tienen una incertidumbre ± 1mm, las medidas de longitud medidas con el vernier tienen una incertidumbre de ± 0.05 mm, las realizadas con el palmer su incertidumbre es de ± 0.01 mm, las de masas medidas con la balanza digital de ± 1g y las medidas con la balanza de brazo de ± las de tiempo de ± 0.001s.


OBJETOS
MEDIDAS

LARGO DE LA MESA (m)
1.755
ANCHO DE LA MESA (m)
0.086
PROFUNDIDAD DEL CILINDRO (m)
0.059
DIAMETRO DEL BALIN (m)
0.022
RADIO DE CURVATURA (m)
0.023
ESPESOR DE 3 MONEDAS (m)
0.0053
MASA DE 3 MONEDAS BALANZA DIGITAL (Kg )
0.017
MASA DE 3 MONEDAS BALANZA DE PLATILLO (kg)
0.016
TIEMPO DE REACCION (s)
20.90

Tabla 1. Objetos medidos en el laboratorio.

Para realizar las medidas anteriores se utilizo el instrumentó de medida mas adecuado, para medir el largo y el ancho de la mesa se utiliza una cinta métrica, para la profundidad del cilindro se utiliza el vernier, para el diámetro del balín con un palmer, el radio de curvatura del casquete esférico se mide con el esferómetro, el espesor de tres monedas con el palmer, se peso tres monedas con al balanza digital y con al balanza de brazo y se tomo el tiempo de reacción con un cronometro.

ANÁLISIS Y CONCLUSIONES

1) Por medio de métodos estadísticos determine el tiempo de reacción de de su compañero.

R/ 20.09 ± 0.001s, este fue el tiempo de reacción de nuestro compañero.


2 Que instrumento de medida de longitud utilizo en cada uno de los casos del procedimiento 2 ¿Por qué no uso otro?, ¿Cuál de estos instrumento es mas preciso?

R/ Los instrumentos utilizados fueron:
Ancho y largo de la mesa: se utilizo una cinta métrica.

b) profundidad del cilindro de aluminio: se midió con un vernier.

c) Diámetro del balín: se utilizó el palmer.

d) Radio de curvatura de casquete esférico: se utilizó el esferómetro.

e) Espesor de las monedas: se utilizó un palmer.

Para medir estos objetos se utilizó el instrumento mas apropiado por ejemplo; para medir la mesa se utilizó una cinta métrica por que alcazaba la gran dimensión de esta si tener que dividir la medida por partes, no se utiliza otro instrumento por que los demás no medirían con gran precisión, propagando el error en la medida.
Para la profundidad de cilindro se utilizó el vernier por que este aparato esta diseñado para medir profundidades que otros instrumentos no poseen.
Para el diámetro del balín se midió con el palmer pues es el instrumento más preciso que el vernier para medir pequeñas dimensiones como diámetros.
Para el radio de curvatura se utilizó un esferómetro pues era el único instrumento con que se contaba para realizar dicha medida.
El espesor de las monedas se midió con el palmer pues es un instrumento de medida más preciso que el vernier.
El instrumentó más preciso es el palmer porque mide dimensiones muy pequeñas y su incertidumbre es menor.

3)¿Cómo mediría el espesor de una moneda usando el esferómetro?

R/ Par medir el espesor de la s monedas usando el esferómetro teniéndolo correctamente calibrado, se colocan las monedas debajo del esferómetro en una superficie plana y dura se baja el tornillo asta que haga contacto suave con las monedas que se encuentran debajo de el. S e toma la medida que se marca en la reglilla del esferómetro y la que marca en el disco, se aplica la ecuación (se debe conocer el grado de precisión):

R = espesor de las monedas
L= Medida del objeto (monedas)
l= Medida tomada en la reglilla
P= Grado de precisión del esferómetro
S= Medida tomada del disco

4)Explique los principios por los cuales una de las balanzas utilizadas es capas de determinar la masa. ¿Cuál de las balanzas es mas precisa?

R/ Principio usado para la utilización por la balanza de platillo:
La balanza de platillo utiliza un principio por analogía con la unidad patrón que es el kilogramo para poder pesar con este instrumento se coloca el objeto sobre el platillo y sobre una reglilla que esta graduada con unas pesas que se contraponen al peso del objeto las pesas junto con la reglilla poseen un patrón similar al aceptado internacionalmente el cual al comparar con el objeto cuando este se equilibre en la balanza con la masa comparada, se puede decir la masa del objeto la balanza mas precisa es la de brazo pues da una medida mucho mas real del peso del objeto.

5)Diga cuales de las medidas realizadas en este laboratorio son directas y cuales indirectas.

R/ La medida directa de este laboratorio fueron: ancho y largo de la mesa e trabajo, la profundidad del cilindro de aluminio, el diámetro del Valín y le tiempo de reacción de un compañero por que estas fueron tomadas directamente con el instrumento mediante el proceso visual.
Las medidas indirectas son:
-Radio de curvatura del casquete esférico
Estas medidas fueron indirectas porque, para obtener la medida se utilizaron cálculos matemáticos

CONCLUCIONES

Se manipularon y se reconocieron algunos instrumentos para medir masa, tiempo y longitudes con sus distintos grados de precisión.
-Se realizando mediciones a distintos objetos afianzando el conocimiento en el uso del cronometro, palmer, vernier, balanza digital y de brazo y el esferómetro.
-Se reconoció la diferencia de medidas directas e indirectas y la forma de calcularlas.

REFERENCIAS

[1]. http://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3n
[2]. http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_medida
[3]. http://es.wikipedia.org/wiki/Pie_de_rey
[4].http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20060815151444AAvI56d
[5].http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070203101747AA7aslD
[6].http://ar.answers.yahoo.com/question/index?qid=20071018180232AAfFXJx
[7]. http://www.basculas-y-balanzas.com/