LABORATORIOS FISICA GENERAL

UNIVERSIDAD NACIONAL A DISTANCIA UNAD

INGENIERIA

PALMIRA 2011

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN: CALIBRADOR Y TORNILLO MICROMÉTRICO

INTRODUCCIÓN

Desde hace mucho tiempo que se formaron sociedades primitivas, el ser humano tuvo la necesidad de medir; las primeras magnitudes empleadas fueron la longitud y masa. Para la primera se estableció como unidad de comparación el tamaño de los dedos y la longitud del pie entre otros. Para la masa se compararon las cantidades mediante piedras, granos, conchas, etc. Este tipo de medición era cómodo porque cada persona, llevaba consigo su propio patrón de medida.

En este informe se muestra la definición y para qué sirven los instrumentos del laboratorio utilizados desarrollando la actividad.

OBJETIVO: Aprender a manejar los instrumentos de medición que se utilizan en el laboratorio y en algunas empresas para la medida de longitudes.

PROBLEMAEn todos los laboratorios de física se utilizan instrumentos para realizar mediciones. En qué consiste la medición de longitudes?

R/. Medir una longitud consiste en determinar, por comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud.

¿Qué grado de precisión tienen estos instrumentos?

R/. Calibrador: Los calibradores graduados en sistema métrico tienen legibilidad de 0.05 mm y de 0.02 mm, y los calibradores graduados en el sistema inglés tienen legibilidad de 0.001“ y de 1/1 28″.

Tornillo micrométrico: En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales, indicando la fracción de vuelta que ha realizado, una división equivale a 0,01 mm. Para realizar una lectura, nos fijamos en la escala longitudinal, sabiendo así la medida con una apreciación de 0,5 mm, el exceso sobre esta medida se ve en la escala del tambor con una precisión de 0,01 mm

¿En qué área se utilizan?

Su uso más común es en los talleres de máquinas herramientas, o sea tornería, fresado, ajuste mecánico, etc.; también se utilizan en la mecánica automotriz, especialmente en el área de rectificado de motores, y ajustes generales de distancias como en el diferencial, etc. 

MATERIALES_ Calibrador_ Tornillo micrométrico_ Materiales para medir su espesor: láminas, lentes, esferas, etc.

PROCEDIMIENTO CON CALIBRADOR

1) Identifique los objetos que usará en la práctica.

Calibrador

Tornillo micrométrico

Aro

2) Determine y registre cual es la precisión del aparato.

Calibrador: Los calibradores graduados en sistema métrico tienen legibilidad de 0.05 mm y de 0.02 mm, y los calibradores graduados en el sistema inglés tienen legibilidad de 0.001 “y de 1/1 28″.

Tornillo micrométrico: En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales, indicando la fracción de vuelta que ha realizado, una división equivale a 0,01 mm.

3) Haga un dibujo de la pieza problema (prisma, lámina, etc.) e indique sobre el dibujo los resultados de las medidas de sus dimensiones (cada medida debe realizarse al menos tres veces y se tomará el valor medio de todas ellas).

4) Calcule el volumen de la pieza, con todas sus cifras.

V= π. r2.h

Diámetro interior: 30 mmDiámetro exterior: 42 mmEspesor (h): 15mm

V (int) = π. r2.h= π. (30mm)2.(15mm)= 42411.46 mm3

V (ext) = π. r2.h= π. (42mm)2.(15mm)= 83126.47 mm3

V= V (ext) - V (int) = 83126.47 mm3 – 42411.46 mm3 = 40715.01mm3

5) Complete la siguiente tabla:

MEDIDAS 1 2 3 4 5 PROMEDIODiámetro 30.1 30.1 29.9 30.1 29.9 30.02Espesor 15.1 15.1 15.2 15.2 15.1 15.14

PROCEDIMIENTO CON TORNILLO MICROMÉTRICO O PALMER

Repita los pasos anteriores con el tornillo micrométrico o de Palmer ahora utilizando la siguiente tabla:

MEDIDAS 1 2 3 4 5 PROMEDIODiámetro 30.2 30.2 30.1 30.1 30.2 30.16Espesor 15.12 15.11 1512 15.12 15.11 15.116

- Determine que es exactitud y que precisión

Precisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de

mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la

precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las

mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella.

Exactitud se refiere a cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido. En

términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una

estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacto es una estimación.

Cuando expresamos la exactitud de un resultado se expresa mediante el error

absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero.

También es la mínima variación de magnitud que puede apreciar un instrumento.

CONCLUSIONES

El vernier y micrómetro son los instrumentos más utilizados en la industria metalmecánica.

La lectura del micrómetro debe hacerse utilizando fuerza constante en la calibración a cero y en las lecturas de mediciones, para lograr esto, la mayor parte de los micrómetros tienen adaptado un dispositivo de fuerza constante (matraca), concéntrico al tambor, que transmite una fuerza regulada constante al tambor-husillo.

El comportamiento de los equipos de medición y ensayos pueden cambiar con pasar del tiempo gracias a la influencia ambiental, es decir, el desgaste natural, la sobrecarga o por un uso inapropiado. La exactitud de la medida dada por un equipo necesita ser comprobado de vez en cuando.

SISTEMAS EN EQUILIBRIO

INTRODUCCIÓN

El estudio del equilibrio de los cuerpos bajo la acción de un sistema de fuerzas es el objeto de la estática, que es una parte de la física de decisiva importancia en aspectos tales como la determinación de la estabilidad de una construcción metálica, el diseño de un puente colgante o el cálculo de cualquier estructura de una obra civil.

El manejo de los sistemas de fuerzas, incluyendo las del peso y las de reacción, y el cálculo de la magnitud momento constituyen elementos esenciales de esta ciencia del equilibrio mecánico.

Equilibrio de Fuerzas.

OBJETIVO: Aplicar los conceptos de descomposición de un vector y sumatoria de fuerzas.

PROBLEMA

En ciertas ocasiones necesitamos encontrar las condiciones de equilibrio para encontrar valores para determinados problemas, además de entender la descomposición de un vector en sus componentes.

MATERIALES

_ Dos soportes universales

_ Dos poleas

_ Juego de pesitas

_ Dos cuerdas

_ Un transportador

PROCEDIMIENTO

Monte los soportes y las poleas como se indica

1. Tome varias pesitas y asígneles el valor M3

MASA ENSAYO 1 (gr) ENSAYO 2 (gr)1 90 1002 95 803 100 95

2. Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema. El equilibrio del sistema está determinado por los ángulos de las cuerdas con la horizontal y la vertical. Tome tres posiciones diferentes para la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas sobre papel milimetrado.

3. Repita los pasos 2 y 3 con diferentes valores para M1, M2 y M3

Luego de realizar la práctica se llegó a la conclusión que de acuerdo con la guía del laboratorio, si se quiere cambiar de posición a M3 a otro lugar de la cuerda, está siempre va a volver al lugar en que se debe ubicar para lograr que el sistema quede en equilibrio, siempre y cuando no se alteren los valores a las masas que se encuentran ubicadas en los extremos del sistema.

Enuncie y explique las dos condiciones necesarias para que un sistema físico se encuentre en equilibrio mecánico. ¿Por qué, en esta práctica, solo es necesaria una sola de estas condiciones?

R/. Las dos condiciones necesarias para que un sistema físico se encuentre en equilibrio mecánico son:

1. Que la suma de las fuerzas aplicadas al cuerpo es cero.

2. Que la suma algebraica de los momentos con respecto a un punto de las fuerzas aplicadas es igual a cero.

En este caso solo es necesario aplicar la condición No 1 puesto que en la presente práctica solo ubicamos un momento y por tal razón no debemos realizar ninguna suma algebraica.

CONCLUSIONES

Las características que definen un cuerpo material están directa o indirectamente relacionadas con las fuerzas.

El equilibrio de los cuerpos se caracteriza por la ausencia de cambios en su movimiento. El reposo es un tipo particular de equilibrio cuya importancia se hace manifiesta, como condición de estabilidad, en un edificio, en un puente o en una torre. Sin embargo, el equilibrio de un sólido no se reduce solamente a la ausencia de movimiento.

Del estudio de las condiciones generales de equilibrio de los cuerpos y de su aplicación en situaciones diversas se ocupa la estática, que puede ser considerada, por tanto como la ciencia del equilibrio.

MOVIMIENTO SOBRE UN PLANO INCLINADO

INTRODUCCIÓN

Un plano inclinado es una porción de suelo que forma un cierto ángulo con la horizontal sin llegar a ser vertical, es decir, siendo el ángulo 0º < α < 90º. El plano inclinado, una de las máquinas simples, permite reducir la fuerza que es necesario realizar para elevar o descender un peso.

Ensayos a distintos valores de S

S (cm) T (s)100 790 6.480 5.570 4.750 3.7

a. S= f(t)

S (m) t (s)1 4,3

0,8 3,440,6 2,580,4 1,720,2 0,86

b. V=f(t)

V= Vo + a.t Vo= 0 ; a= g

t (s) v (m/s)4,3 42,14

3,44 33,712,58 25,281,72 16,860,86 8,43

c. a=f(t)

a= (V – V0)/t V0 = 0

t (s) a (m/s2)

4,3 9,8

3,44 9,8

2,58 9,8

1,72 9,8

0,86 9,8

d. s=f(T)s= (1/2) *a * T ; T=t2

s (m) T (s2)

1 18,49

0,8 11,83

0,6 6,66

0,4 2,96

0,2 0,74

La aceleración al igual que el gráfico anterior se mantuvo constante a=g

DEMOSTRACIÓN

Como el bloque (en este caso la esfera) se desliza por el plano inclinado y no hay ninguna fuerza aplicada, simplemente actúa el propio peso de la esfera y la fuerza de rozamiento, de modo que la suma de ambas, como sabemos por la 2.ª ley de Newton será igual al producto de la masa por la aceleración.

ma = H − FR

Sustituyendo valores:

Pero como analizaremos cuando no hay rozamiento entonces:

ma= P sen α

Y despejando a:

a= (P sen α) / m, de donde P/m = g

a= g sen α

Siendo g el valor de la aceleración de la gravedad que expresa la relación que existe entre el peso de un objeto y su masa.

CONCLUSIONES

El plano inclinado es una máquina simple que consiste en una superficie

plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar

cuerpos a cierta altura. Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor

que la que se emplea si levantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a

costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.

Como puede apreciarse el movimiento de la esfera es con aceleración constante, «uniformemente acelerado», ya que la pendiente del plano inclinado (θ), el rozamiento (μ) y la aceleración de la gravedad (g) también lo son lo que significa que la esfera irá ganando velocidad a medida que desciende por la pendiente.

Un movimiento de rodadura pura de una esfera sobre un plano inclinado se caracteriza porque la fuerza de rozamiento sirve exclusivamente para producir un momento y no actúa como fuerza disipativa.

4. MOVIMIENTO DE LOS PROYECTILES

INTRODUCCIÓN

El movimiento de proyectil es un movimiento que se da en dos dimensiones en el cual el objeto en cuestión describe una trayectoria parabólica.  Es importante explicar el movimiento de un proyectil como resultado de la superposición de un movimiento rectilíneo uniforme y uno uniformemente variado, estableciendo las ecuaciones de la curva representativa, tiempo de vuelo, tiempo máximo, altura máxima, alcance máximo, velocidad y coordenadas de posición en el plano.

Graficar Y= f(x) ; x=x2

1. Datos práctica:

Y (cm) X (cm)-91 36,3-98 36,9

-105 38,5-112 38,1

-117.4 39,52.

3. Ecuaciones del movimiento:

Movimiento horizontal:

Movimiento vertical:

La ecuación de la trayectoria indica:

Y= (g.X2)/ 2Vx 2

De donde: Y=mx

m= g/2Vx 2

X= X2

CONCLUSIONES

El movimiento de un proyectil es un ejemplo clásico del movimiento en dos dimensiones con aceleración constante

Cuando un cuerpo sigue un movimiento compuesto por dos movimientos simples y simultáneos, su posición en un tiempo dado es independiente de cómo actúan los movimientos simples simultánea o sucesivamente.

La velocidad en el eje X es constante mientras está en vuelo.

Gracias a los estudios de Galileo se enunció El principio de superposición de movimientos: “Si el movimiento de un cuerpo es el resultado de otros dos movimientos simultáneos, la posición que ocupa al cabo de un tiempo t es la misma que ocuparía si ambos movimientos se hubiesen cumplido sucesiva e independientemente uno de otro y cada uno de ellos durante el mismo tiempo

EVIDENCIAS FOTOGRAFICAS.