Reconocimientos de instrumentos de laboratorio Física I

Objetivo: El siguiente trabajo fue realizado para dar a conocer la importancia y utilidad de estos instrumentos los cuales se pueden usar para diversos experimentos, y nos ayuda a comprender fenómenos físicos.

La intención es lograr a demostrar fenómenos físicos con mucha precisión.

Marco teórico

Pie de rey

Definición:El calibre, también denominado cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro).

En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas.

Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se 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.

Componentes:

1. Mordazas para medidas externas.2. Mordazas para medidas internas.3. Coliza para medida de profundidades.4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros.5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.8. Botón de deslizamiento y freno.

Aplicación:Calibre de precisión utilizado en mecánica por lo general, que se emplea para la medición de piezas que deben ser fabricadas con la tolerancia mínima posible. Las medidas que toma pueden ser las de exteriores, interiores y de profundidad.

Modo de uso:Como leer un Calibre (en milímetros).

La regla del instrumento es graduada en 1mm. La escala del nonio está dividida en 50 partes de 0,02mm y cada quinta parte está numerada de 1 a 10, que significa decimales.

Examinando el ejemplo de arriba constatamos que el cero de la escala móvil “pasó” de la graduación 13mm. Recorriendo con los ojos la extensión de la escala móvil vemos que la graduación que coincide con una graduación cualquiera de la escala fija es de 72 (primera graduación no numerada después del 7), por lo tanto, debemos agregar a los 13mm, 0,72mm, totalizando 13,72mm que es la lectura del calibre.

El principio del nonio también se aplica en las lecturas en pulgadas y tanto en la división de fracciones ordinarias como en fracciones decimales.

A-………. 13 , 00

B-………. 0 ,   72

                                 13,72 mm es su medida

Mediciones de Interiores y Exteriores

Si usted está usando un calibre Pie de Rey tipo universal Starrett Serie 125, la medición de interiores se realiza utilizando patas superiores.

A diferencia de la serie 125, el calibre Starrett Serie 1251 para trabajo pesado no posee las patas superiores para mediciones de interior. En este caso, existe la necesidad de agregarle la medida obtenida de las puntas de las patas inferiores cuando son cerradas, para llegar a la medida correcta y completa.

La medida mínima “A” es 10mm (0,394”) para el rango de 300mm (12”) y 20mm (0,787”) para las franjas de 50mm (20”), 600mm (24”) y 1000mm (40”).

Al usar un calibre Pie de Rey Starrett 123 graduado solamente en milímetros o sólamente en pulgadas, el procedimiento es el mismo para mediciones de interiores o exteriores, usando la escala superior (mediciones de interiores) o la inferior (mediciones de exteriores).

Ajuste Fino.

Después de colocar las patas del calibre en contacto con la pieza a ser medida, deslizando la pata móvil a lo largo de la regla graduada, apriete el tornillo del dispositivo de ajuste fino. Gire la tuerca del ajuste fino hasta que las patas se ajusten perfectamente a la pieza a ser medida, Apriete el tornillo de la traba para fijar la pata móvil con el nonio en la posición obtenida.

Micrómetro:Definición:El micrómetro  (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm)

Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un

nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc.

Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento.

Componentes:Micrómetro de exteriores:

Micrómetro de interiores:

 

 

 El micrómetro usado por un largo período de tiempo, podría experimentar alguna desviación del punto cero; para corregir esto, los micrómetros traen en su estuche un patrón y una llave.

Modo de uso

1 Familiarízate con las partes de un micrómetro. Algunas partes son fijas y otras son móviles.

-Carraca de parada

-Tambor

-Marco

-Bloqueo del tambor

-Husillo

-Yunque

-Cilindro -frame: marco -anvil: yunque -thimble: tambor o mango.

-lock: bloque del tambor -sleeve: cilindro escala o graduada.

-spindie: husillo -ratcher knob: carraca de parada o perilla del trinquete

2 Limpia el yunque y el husillo antes de empezar. Usa una hoja de papel limpio o un paño suave y sujétalo entre el yunque y el husillo. Gira con cuidado y aproxímalo a la hoja o el paño. Tira lentamente de la hoja o el paño.

Esta práctica no es un paso necesario para medir, pero si mantienes limpias las superficies del yunque y del husillo te asegurarás mediciones precisas.

3 Sujeta el objeto en tu mano izquierda y colócalo sobre el yunque. El yunque es fijo y puede soportar más presión que el husillo. Asegúrate de que el objeto no se mueva o arañe la superficie del yunque.

4 Toma el micrómetro con tu mano derecha. El marco debe reposar suavemente en tu palma.

También es posible sujetar el arco en un tornillo de banco; de este modo podrás disponer de ambas manos para el proceso de medición.

5 Gira la carraca a la izquierda. Asegúrate de que el 0 en el cilindro esté alineado con la escala del tambor.

6 Gira hasta que el husillo esté contra el objeto. Aplica fuerza suficiente. El tambor suele hacer clic. Tres clics son el punto correcto para parar.

7 Ajusta el bloqueo del tambor mientras el micrómetro esté sobre el objeto. Aunque el tambor esté bloqueado, todavía puede moverse.

8 Saca con cuidado el objeto. Asegúrate de evitar arañazos en ambas superficies del yunque y del husillo, ya que el más mínimo arañazo puede arruinar la exactitud de la medida del micrómetro.

9 Anota la medida antes de desbloquear el tambor. En caso de que el tambor de afloje, asegúrate de medir otra vez.

Dinamómetro:Definición: El dinamómetro es un instrumento utilizado para medir  fuerzas o para pesar objetos. El dinamómetro tradicional, inventado porIsaac Newton, basa su funcionamiento en el estiramiento de un resorte que sigue la  ley de elasticidad de Hooke en el rango de medición. Al igual que una báscula con muelle elástico, es una

balanza de resorte, pero no debe confundirse con una balanza de platillos (instrumento utilizado para comparar masas).

Estos instrumentos constan de un muelle, generalmente contenido en un cilindro que a su vez puede estar introducido en otro cilindro. El dispositivo tiene dos ganchos o anillas, uno en cada extremo. Los dinamómetros llevan marcada una escala en el cilindro hueco que rodea el muelle. Al colgar pesos o ejercer una fuerza sobre el gancho exterior, el cursor de ese extremo se mueve sobre la escala exterior, indicando el valor de la fuerza.

El dinamómetro funciona gracias a un resorte o espiral que tiene en el interior, el cual puede alargarse cuando se aplica una fuerza sobre él. Una aguja o indicador suele mostrar, paralelamente, la fuerza.

Modo de uso:1El dinamómetro tiene un gancho en su extremo que sujeta cualquier objeto con facilidad. Coloca el objeto en cuestión en este gancho.

2Levanta el dinamómetro o colócalo en algún lugar que cuelgue.

3Dentro de su tubo hay una goma que tira del gancho, la cual al dejar colgado el objeto en el gancho ejercerá una fuerza elástica.

4El gancho baja por el peso del objeto. Anota la medida que indica el tubo y para saber el resultado tienes que restar la longitud anterior a la posterior.

5Mide lo que ha estirado el muelle, pero no desde el principio, sino la diferencia desde donde colgaba vacío y la longitud que ha alcanzado ahora al colocar el objeto en el gancho. Si el tubo no posee medidas, puedes realizar la medición con una regla (el cero en la punta del muelle antes de ser estirado y de nuevo en el mismo lugar cuando se estira). La diferencia es la fuerza ejercida. Para saber el resultado tienes que realizar la fórmula de la ley de Hook.

6Los materiales por los que se compone un dinamómetro pueden ser varios. Ten en cuenta que el muelle que baja, el cual mide la distancia que se ha ejercido tiene que ser extensible y que vuelva a tomar su posición inicial.

7Este muelle baja como ya hemos dicho por un tubo, el cual ha de ser transparente para poder visualizar la medida y contrastarla.

8Cuando observes como baja el muelle en su interior comprobarás el sencillo funcionamiento que tiene este aparato. Parece un instrumento algo extraño pero su

funcionamiento es tan simple como se ha explicado. Este aparato es muy utilizado por los físicos en sus experimentos.

Balanza digitalDefinición: La balanza es un  instrumento de laboratorio que mide la masa de un cuerpo o sustancia química, utilizando como medio de comparación la fuerza de la gravedad que actúa sobre el cuerpo. La palabra proviene de los términos latinos:

bis que significa dos linx que significa plato. 

Se debe tener en cuenta que el peso es la fuerza que el campo gravitacional ejerce sobre la masa de un cuerpo, siendo tal fuerza el producto de la masa por la aceleración local de la gravedad.  [F = m x g]. El término local se incluye para destacar que la aceleración depende de factores como la latitud geográfica, la altura sobre el nivel del mar y la densidad de la tierra, en el lugar donde se efectúa la medición. Dicha fuerza se mide en Newton.

La balanza  tiene otros nombres, entre los que destacan báscula y pesa.

Cronometro:Definición: Para determinar en los laboratorios la duración de los fenómenos se emplea el cronómetro. Este es un reloj muy preciso que puede ser activado y desactivado a voluntad por medio de dos botones.

El funcionamiento usual de un cronómetro, consiste en empezar a contar desde cero al pulsarse el mismo botón que lo detiene. Además habitualmente puedan medirse varios tiempos con el mismo comienzo y distinto final. Para ello se congela los sucesivos tiempos con un botón distinto, normalmente con el de reinicio, mientras sigue contando en segundo plano hasta que se pulsa el botón de comienzo.Para mostrar el segundo tiempo o el tiempo acumulado, se pulsa reset o reinicio.Los cronómetros pueden activarse con métodos automáticos, con menor margen de error y sin necesidad de un actor. 

Montaje y procedimiento

Experimento con el pie de rey:El pie de rey es un instrumento basado en el nonius el cual consta de una regla y una reglilla. Siendo la regla la parte fija y la reglilla la parte móvil.

“n” divisiones de la reglilla coinciden con “n-1” divisiones de la regla.

Entonces:

D=división de la regla (medida)

d= división de la reglilla (medida)

Ejm: D=1mm se cumple que nd=(n-1)D entonces

d=0.9mmd=(n−1)n

D

La sensibilidad:

P=D-n=Dn

Ejm2: Primero hallamos la sensibilidad del pie de rey (en este caso p=0,1)

Tenemos un objeto el cual medimos y vemos que en la regla y el cero de la reglilla no coinciden sin embargo, el

cero de la reglilla es 7mm (está en la regla)más algo vemos donde sí coinciden en este caso coinciden en 4 (en la reglilla) y seria 4xp es decir 0,4mml entonces el objeto mide 7,4mml ±0. 1

Ejm3: primero hallamos la sensibilidad y vemos que 50 divisiones de la reglilla coinciden con 49 de la regla.

n=50 Ojo: el tamaño de las divisiones de la regla es 1mm entonces

P=150 =0,02mml

Medimos un objeto y en la regla queda en 19mml y algo más buscamos donde coinciden y este coincide en 52 entonces la medida del objeto seria 19,52±0.02

Resultados:

Los resultados obtenidos después del experimento es el aprendizaje y puesta en práctica los conocimientos antes dados, mediante un ejemplo y vista de un video. Para que irnos familiarizando con los instrumentos a tratar en el laboratorio de física I en la universidad San Luis Gonzaga de Ica. Teniendo ya conocimiento previo del uso del píe de rey y definición de algunos otro instrumentos de laboratorio.

Cuestionario:¿Tenías conocimiento previo antes de empezar este trabajo?

No, antes de empezar tenía conocimiento ya de algunos instrumentos de laboratorio, me parece nuevo el instrumento de pie de rey.

¿Se puso en práctica lo investigado anteriormente con el experimento?

Si, fue de mucha ayuda para comenzar y tener conocimiento de las partes y como se una también de las diferente medidas que se puede hacer (en milímetros, pulgadas,..etc.)

¿Crees que el experimento te ayudo para poder mejorar tus conocimientos?

Por supuesto que si puso en práctica lo que se tenía en teoría y complemento para que se pueda dar un conocimiento completo.

¿Qué parte del experimento te gusto más?

La parte en la cual se practicó la teoría antes dada aunque se aplicó en casi todo, también en la cual se comenzó a medir los objetos con el pie de rey.

¿Crees que podrías demostrar lo aprendido?

Creo que si teniendo en cuenta el trabajo y los instrumentos necesarios se podría demostrar cómo fue en el experimento.

¿Te ayudo el siguiente trabajo?

Si, y mucho nos dio conocimiento previo y ejemplos importantes para demostrarlo ya en la práctica.

Conclusiones:Concluimos que el uso de estos instrumentos resulten de gran importancia para demostrar y complementar los conocimientos teóricos ya que los podemos demostrar en la práctica.Y dar por terminar el conocimiento completo acerca de los fenómenos físicos con una precisión y exactitud.A parte de ello que el pie de rey es un instrumento de mucha ayuda para medir objetos de pequeños tamaños y a diferentes escalas, también profundidades, el modo de uso, su definición, etc y así como los demás instrumentos tienen una importancia en los laboratorios de física I.

Bibliografías:

Marco teórico

Pie de rey:http://metrologia.fullblog.com.ar/calibre-pie-de-rey-711224354220.html Aplicación :

http://www.gestialba.com/public/tecnologia/tecnocastin002.htm

Modo de uso:                http://www.starrett.com.ar/default.asp

Micrómetro:http://metrologia.fullblog.com.ar/micrometro-871228131459.html

Modo de uso: http://es.wikihow.com/usar-y-leer-un-micr%C3%B3metro

Imagen: http://www.areatecnologia.com/herramientas/micrometro.html

Dinamómetro:https://es.wikipedia.org/wiki/Dinam%C3%B 3metro

Modo de uso: http://www.respuestario.com/como/como-funciona-un-dinamometro-guia-de-uso-y-funcionamiento

Imagen: https://es.wikipedia.org/wiki/Dinam%C3%B3metro

Balanza digital: http://www.instrumentosdelaboratorio.net/2012/05/balanza-de-laboratorio.html

Imagen: http://comercialmario.hol.es/es/balanzas-de-precision/750-balanza-precision-laboratorio-gram-sv.html

Cronometro: https://sites.google.com/site/laboratoriodefisicaifiluz/practicas-de-laboratorio/practica-no-1/instrumentos-de-medicin/el-cronmetro

Imagen: http://www.educando.edu.do/articulos/estudiante/uso-de-los-instrumentos-de-medidas-en-el-laboratorio/

Montaje y procedimientohttp://www.dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index01.html