guía temática medida de magnitudes físicas

INTRODUCCIÓN AL MÉTODO CIENTÍFICO 3º E.S.O.

PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 10

1.2 MEDIDA DE MAGNITUDES.

1.2.1 MAGNITUDES.

Para describir al compañero que se sienta a tu lado empleas propiedades, así

dices su altura, su peso, el color de sus ojos y cabellos, su simpatía o su

inteligencia. Algunas de esas propiedades puedes medirlas con ayuda de

aparatos, como la altura o la talla de su camisa, pero otras, como su simpatía

o sentido del humor, son cosas completamente subjetivas y que, por tanto, no

puedes medir. Las propiedades que no puedes medir, y en las que no todo el

mundo estará de acuerdo, no son objeto de la ciencia. Pero aquellas que

puedes medir y en las que coincidirá todo el mundo (la altura, el peso, o la

circunferencia de su cintura) son susceptibles de estudio científico y reciben el

nombre de magnitudes físicas.

Pero no todas las magnitudes son iguales. Por ejemplo, si dices que un coche

tiene un motor de 200 caballos, todos sabremos que se trata de un coche

potente. Si dices que mide 6 metros, se identificará fácilmente como un coche

grande. Son magnitudes escalares, nos basta saber su valor para tener una

idea exacta y precisa del objeto descrito. Si dices que el coche circulaba a 120

km/h, no tenemos una idea exacta, necesitamos saber si circulaba en una

carretera o en una autopista, o si iba en dirección a la ciudad o alejándose de

ella. Se trata de magnitudes vectoriales, porque además de saber su valor, se

precisan otros datos para determinarlas de forma unívoca.



1.2.2 MEDIDAS DIRECTAS.

Algunas magnitudes físicas se miden directamente con los aparatos de

medida adecuados. Se realizan medidas directas que nos dan el valor de la

magnitud que buscamos.

Existen muchísimos aparatos para realizar medidas

directas. Así los coches tienen velocímetros que nos

indican la velocidad a la que circulan,

cuentarrevoluciones que miden las veces que el

motor realiza su ciclo de ignición, relojes para

determinar el tiempo y termómetros para conocer la

temperatura. En las tiendas, no es raro ver balanzas, para pesar las chacinas;

y en casa, seguro que dispones de un barómetro o un higrómetro que nos

permitan conocer las posibilidades de lluvia o sol. Y en muchos trabajos

existen otros instrumentos para realizar medidas directas: manómetros,

metros, balanzas, odómetros, voltímetros...

En un laboratorio, también se realizan medidas, sobre todo de tres

magnitudes:

a) Longitud: En el laboratorio se suelen emplear tres

instrumentos para medir la longitud. El más usado es

la regla milimétrica, que permite medir longitudes

grandes con facilidad y precisión de hasta 1 milímetro.

Odómetro

Palmer



Para longitudes menores de 10 centímetros y precisiones de hasta 0.1

milímetro o menores, se emplea el calibre, que consta de dos barras

metálicas graduadas que se mueven una sobre la otra. Al ajustar el

calibre al objeto que se desea medir, las coincidencias entre las barras

graduadas nos indican la longitud buscada. Cuando se trata de medir

distancias muy pequeñas, como el grosor de un CD o un papel, se

emplea el palmer.

b) Masa: La masa no es lo mismo que el

peso, porque ésta no varía mientras que

el peso cambia de un lugar a otro. Para

medir la masa se emplean balanzas.

Existen muchos tipos de balanzas, según

su tamaño y su precisión, pero todas funcionan siguiendo uno de dos

principios Las más comunes tienen un muelle en su interior, al colocar

en un platillo el objeto que se desea pesar, el muelle cambia

arrastrando una aguja sobre una escala y marca el peso. En otras, el

objeto se sitúa en un platillo y mediante pesas, se consigue que una

aguja marque cero. Las pesas indicarán la masa del objeto. En

laboratorio se suelen utilizar las balanzas analíticas, con una

precisión inferior a 0.1 miligramo. Si no se necesita tanta precisión, se

pueden emplear granatarios o, si las posibilidades económicas son

menores, balanzas ohaus, con pesas que se deslizan en barras para

equilibrar la balanza.

Balanza analítica



c) Volumen: Cuatro son los principales

instrumentos para medir el volumen. La probeta

es el menos exacto de ellos, después de las

jarras de plástico. Con mayor precisión están la

pipeta y la bureta, que se emplean cuando se

desea trasvasar una cantidad fija de líquido, su

precisión puede ser de hasta 0.1 mililitro. Cuando se desea una

cantidad de líquido determinada, se emplean matraces aforados. La

probeta consiste en un cilindro alto graduado y con un pie

que permite su estabilidad. Al verter el líquido en su

interior, el nivel que alcanza determina, en la escala de la

probeta, el volumen de líquido que contiene. Para medir el

volumen de un sólido, se vierte en primer lugar un líquido y

se determina su volumen. A continuación se introduce el sólido, lo que

hará que el nivel del líquido se incremente. La diferencia entre el

volumen del líquido después y antes de introducir el sólido será el

volumen de éste.

1.2.3 MEDIDAS INDIRECTAS.

Aunque existen muchos aparatos de medida y para muchas magnitudes

distintas, no siempre podemos medir directamente lo que deseamos. Así, la

distancia que separa la Tierra y la Luna no podemos medirla usando un

Pipeta

Probeta



metro, ni la capacidad de carga de un camión

podemos conocerla con ayuda de una probeta, ni

es posible conocer, mediante el calibre el tamaño

de un átomo. En todos estos casos y muchos más

no existen aparatos de medida adecuados o no

están a nuestra disposición.

Entonces debemos realizar medidas indirectas. Es

decir, medimos no la magnitud que queremos

conocer, sino otra u otras que, mediante una

fórmula matemática, nos permite calcular lo que

buscamos. Así, la velocidad en una carrera es difícil de determinar, pero

podemos medir fácilmente la distancia recorrida y el tiempo empleado. La

división de ambas medidas será la velocidad.

Otro tanto ocurre cuando queremos medir, por ejemplo, la superficie de un

folio o el volumen de una caja de zapatos. No disponemos de un instrumento

que nos permita medir una superficie, pero con la regla podemos medir tanto

el ancho como el largo del folio y, multiplicando las medidas, obtener su

superficie.



1.2.4 ACTIVIDADES.

a) Para el aula:

Busca en el diccionario el significado de las siguientes palabras y anótalo

en tu cuaderno. Si en la definición no comprendes alguna palabra, búscala

también y escribe su significado:

Magnitud

Medida

Unidad

Subjetivo

Objetivo

Indica tres instrumentos de medida que haya en un coche junto a la

magnitud que miden.

¿Qué es una medida directa? ¿Y una medida indirecta?

Escribe el nombre de tres aparatos que sirvan para medir longitudes.

Escribe tres propiedades que no sean magnitudes y tres que sí lo sean.

b) Para casa:

Encuentra en casa todos los instrumentos de medida que haya. Anótalos

en tu cuaderno junto a la magnitud que miden.



Haz una lista con las características que esperas de tu chica o chico ideal.

Indica cuáles de esas características se corresponden con magnitudes y

cuáles no.

A lo largo de una semana, usa la báscula del baño para pesarte antes y

después de comer. ¿Hay diferencia? ¿A qué será debido? Anota los

resultados en tu cuaderno.

Con ayuda de una cinta métrica, mide las dimensiones de tu dormitorio.

Haz un croquis del dormitorio y señala en él las medidas realizadas. Repite

lo mismo con las ventanas y puertas que puede haber. A continuación

calcula la superficie de las paredes del dormitorio (recuerda que puertas y

ventanas no forman la pared).

En la báscula de la cocina, pesa un vaso vacío y lleno de agua. ¿Qué

cantidad de agua cabe en el vaso? Sabiendo que un litro de agua pesa mil

gramos, ¿cuántos litros de agua caben?

c) Para el laboratorio:

Experiencia 2

Determinación de la masa y el volumen de una canica

Material: Reactivos:

Calibre Agua



Balanza

Probeta

Vidrio de reloj

Canica

Procedimiento:

1) Determinación de la masa con la balanza.

Comprueba que cuando la balanza está en disposición de pesar y sin nada en

el platillo el fiel de la misma marca 0.

Sitúa en el platillo un vidrio de reloj limpio y seco y pésalo. Anota el resultado.

PESO DEL VIDRIO DE RELOJ_______ g.

Deposita ahora la canica en el vidrio de reloj y pesa de nuevo. Anota el

resultado

PESO DEL VIDRIO DE RELOJ + CANICA________g.

Calcula el peso de la canica:

PESO DE LA CANICA_______g.

2) Determinación del diámetro de la canica con el calibre y cálculo de su

volumen.



Abre el calibre, introduce la canica en la apertura y vuelve a cerrarlo de modo

que sujete bien a la canica y esta no se mueva. La lectura del calibre

corresponde al diámetro de la canica. Anota el resultado

DIÁMETRO DE LA CANICA________ mm

A partir de este dato calcula matemáticamente el volumen de la canica

suponiéndola una esfera perfecta.

VOLUMEN DE LA CANICA________cm3

Lectura del calibre:

El calibre, o pie de rey, es un instrumento

que permite realizar, con una precisión de

0,1 o 0,05 mm, medidas de longitudes en

el exterior, interior o profundidad de

piezas.

Consta de dos escalas, una fija

(graduada en milímetros) y otra que se

desliza sobre esta llamada nonius que es

la que permite establecer las fracciones

de milímetro en la medida.

Para medir se toma como valor entero el correspondiente a la división

inmediatamente anterior al cero del nonius.

El valor decimal corresponde a la división del nonius que coincida con otra de la

escala fija. (Si el nonius tiene 10 divisiones se aprecian valores de un decimal, 0,1,

0,2, 0,3, ... etc. Si el nonius tiene 20 divisiones se aprecian dos decimales 0,05, 0,10,



0,15, 0,20... etc.)

MEDIDA = 21,50 mm

MEDIDA = 24,05 mm

3) Determinación del volumen de la canica mediante la probeta.

Llena la probeta aproximadamente hasta su mitad

con agua. Determina exactamente el volumen de

líquido que has puesto. Anota el resultado

VOLUMEN DE AGUA EN LA PROBETA________ml

Introduce con cuidado la canica, comprueba que no quedan burbujas de aire

adheridas a la misma (golpea suavemente el fondo de la probeta contra un

paño situado en la mesa si es necesario), y determina el nuevo volumen.

Anota el resultado

VOLUMEN DE AGUA + CANICA_______ml

Calcula el volumen de la canica:

VOLUMEN DE LA CANICA_______ml



Cuando realices una medida de volumen en el laboratorio

debes fijarte en que la superficie del líquido no es plana sino

que forma una curva llamada menisco. Esta curva será tanto

más acusada cuanto menor sea el diámetro del recipiente.

Precisamente por esto la lectura de un volumen se hace

siempre con los ojos a la altura del nivel del líquido (se

sujeta el aparato de medida por su parte más alta con

los dedos y suspendido de este modo se alza hasta los ojos) y se toma como

línea de medida la tangente a la curva que forma el menisco.

Se cometen fundamentalmente dos tipos de errores, bien por no tomar el nivel

como tangente a la curva del menisco (error de nivel) o bien por no efectuar la

medida con el nivel de líquido a la altura de los ojos (error de paralaje)

Cuestiones:

Dibuja todos los materiales empleados en la experiencia.

¿Coinciden el volumen calculado a partir del radio con el volumen medido

gracias a la probeta? ¿Cuánta es la diferencia entre ambos? ¿Cuál crees

que será el volumen correcto?

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