Es un instrumento utilizado para medir fuerzas. Por eso mismo consideramos que antes de comenzar la explicación de este instrumento deberíamos dar el concepto de fuerza: La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar cuerpos modificar su velocidad, o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si están en reposo. Se suele confundir con esfuerzo o energía. En el Sistema Internacional de Unidades la fuerza se mide con Newtons (N). Teniendo esto en cuenta comencemos con el dinamómetro:
Fue inventado por Isaac Newton. Como ya hemos dicho es un instrumentos que mide fuerzas, y sus unidades son lo Newtons, de ahí que el lector pueda deducir porqué la fuerza se mide en Newtons. No debe confundirse con la balanza puesto que esta mide masas , aunque si se puede comparar con la báscula
Este instrumento consiste generalmente en un muelle contenido en un cilindro de plástico o normalmente metal, con dos ganchos en cada extremo. Llevan marcada una escala, en unidades de fuerza (N), en el cilindro hueco que rodea al muelle. Al colgar algún peso o ejercer una fuerza sobre el gancho inferior, el cursor del cilindro interior se mueve sobre la escala interior indicando el valor de la fuerza. Sus muelles presentan un límite elástico de modo que si se aplican fuerzas muy grandes se produce un alargamiento excesivo y se puede sobrepasar el límite de elasticidad (tensión máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes) Al sobrepasar este límite se producen las deformaciones permanentes y no recupera su posición original al quitar las cargas, que conlleva a la inutilización del dinamómetro.
Balanza:
Balanza:
Es una palanca de primer género de brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir masas.
Para realizar las mediciones se utilizaban patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Al igual que la romana, pero a diferencia del dinamómetro o una báscula, los resultados de las mediciones no varían con la magnitud de aceleración o gravedad. El rango de medida de y precisión de una balanza puede variar desde varios kilos (con precisión de gramos) en balanzas comerciales o industriales; hasta unos gramos (con precisión en miligramos) en una balanza de laboratorio. El lector se preguntará porqué en una balanza de laboratorio la precisión está en miligramos, pudiendo variar solo unos gramos mientras que en las comerciales o industriales tienen una precisión en gramos, pudiendo variar en kilos. La respuesta es muy sencilla, en un laboratorio se necesita mucha precisión, de la que hablaremos más tarde.
Durante los últimos años se ha producido un cambio muy significativo en las balanzas, siendo ahora electrónicas con una lectura directa y precisa.
Calibre:
También llamado cartabón de corredera, pie de rey , pie de metro, pie a Coliza, o Vernier es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros. Es un instrumento sumamente delicado y debe maniobrarse con habilidad, cuidado y precaución de no rayarlo ni doblarlo.
Consta de una regla con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en la escala. Permite apreciar longitudes de 1/10 ; 1/20; 1/50 de milímetro utilizando el nonio (segunda escala auxiliar que tienen algunos instrumentos de medición y que permite observar la medición con mayor precisión al complementar las divisiones de la regla o escala principal del instrumento de medida). Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades
Componentes:
Consta de una regla con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en la escala. Permite apreciar longitudes de 1/10 ; 1/20; 1/50 de milímetro utilizando el nonio (segunda escala auxiliar que tienen algunos instrumentos de medición y que permite observar la medición con mayor precisión al complementar las divisiones de la regla o escala principal del instrumento de medida). Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades
Componentes:
Existen modernos calibre de lectura digital
PRECISION Y EXACTITUD:
Precisión: Lo cerca que los valores medidos están unos de otros.
Exactitud: Es lo cerca que el resultado de una medición está del valor verdadero.
En el dinamómetro la precisión varía en función de la unidad de medida como por ejemplo no es lo mismo un dinamómetro que se utilice para medir la presión de un amortiguador de una cocha a un dinamómetro que se utilice para un vial de anestesia presurizado. Cuanto más pequeño sea el margen de error tiene que ser y es menor.
En la balanza
El rango de medida, y la precisión, es decir, la capacidad de discriminación de ésta vendrá dado por la unidad de medida; una será el kilo, gramo, miligramo o microgramo (millonésima parte de un gramo) etc…dependiendo de la calibración de la balanza.
En el calibre:
Normalmente los calibres están calibrados en milímetros aunque existen otros más precisos que van a la centésima parte de milímetro, que se usan para industrias tecnológicas y maquinaria de alta precisión.
El procedimiento inicial que debemos seguir para que el dinamómetro y la balanza nos den valores exactos es ajustándolo para que tenga una mayor exactitud, asegurar la precisión en la medida y disminuir así el sesgo. Este ajuste se consigue cuando ambos aparatos indiquen 0.
2)
Unidades de medida según el sistema internacional:
Peso: se mide en Newtons (N), ya que es una unidad de fueza
Masa: se mide en kilogramos (Kg)
Volumen: se mide en metros cúbicos (m3)
En las unidades de medida del Sistema Internacional se diferencian dos grupos: las unidades fundamentales y las derivadas. La masa es una unidad fundamental y el volumen y el peso son unidades derivadas. La ecucación de dimensión del peso es m·kg·s-2
3)
a)
Si aplicamos la ecuación de peso P=mg, acto seguido,despejamos m, quedando así m=p/g y sustituimos conceptos.
1º esfera(planteada)
p=0,67N
g= 9,81 m/s2
Entonces: m= 0,67/9,81=0,06829 kg= 68,29g
2º esfera (negra)
p= 0,22N
g= 9,81 m/s2
Entonces: m= 0,22/9,810 = 0,02243kg = 22,43g
Sí, hay ligeras discrepancias entre los resultados de la balanza con neustros cálculos. Puede de verse a distintos redondeos realizados ya que la diferencia es muy pequeña.
b) Ambas esferas tienen como diametro 2,51cm y de radio 1,25
4)
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5)
Experiencias empuje
EXPERIENCIA 1
-bolas con mismo volumen y distinto material
bola 1: 0,4 Newtons
bola 2: 0,5 Newtons
bola 3: 0,25 Newtons
.a sumergir en 10 cm^3 de agua
resultado:
bola 1: 0,3 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
bola 2: 0,4 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
bola 3: 0,15 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
Conclusión: Para cualquier peso y con el mismo volumen, el empuje del agua siempre es de 0,1 Newtons o siempre es el mismo empuje para todos
EXPERIENCIA 2
-bolas con distinto volumen y mismo material
bola 1: 0,4 Newtons
bola 2: 0,5 Newtons
bola 3: o,3 Newtons
.todas se sumergen en la misma cantidad de agua
resultado:
bola 1: 0,3 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
bola 2: 0,39 Newtons aprox --> empuje: 0,11 Newton aprox
bola 3: o,26 Newtons aprox --> empuje: 0,04 Newton aprox
Conclusión: para mismos materiales con distintos pesos y volúmenes, el empuje no es el mismo. Cada volumen tiene su propio empuje
EXPERIENCIA 3
-esfera, cubo y cilindro con mismo material y mismo peso
bola: 0,4 Newtons
cubo: 0,4 Newtons
Cilindro: 0,4 Newtons
.a sumergir en la misma cantidad de agua
resultado:
bola: 0,3 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
cubo: 0,3 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
Cilindro: 0,3 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
Conclusión: no importa la superficie de un cuerpo respecto al empuje que sufre sumergido en un líquido
EXPERIENCIA 4
-tres bolas idénticas en tres líquidos distintos , siendo 2>1>3 respecto a densidad
bola líquido 1: 0,4 Newtons
bola líquido 2: 0,4 Newtons
bola líquido 3: 0,4 Newtons
.se sumergen en sus tres líquidos correspondientes
resultado:
bola líquido 1: 0,3 Newtons --> empuje: 0,1 Newton
bola líquido 2: 0,2 Newtons --> empuje: 0,2 Newton
bola líquido 3: 0,35 Newtons --> empuje: 0,05 Newton
Conclusión: Cuanto más denso sea un líquido, más empuje tiene y viceversa
EXPERIENCIA 5
-una bola en un vaso de agua.Se quiere demostrar si el empuje varía con la profundidad.
bola no sumergida: 0,4 Newtons
.se mueve arriba y abajo con el ratón
observaciones:
aunque en la pantalla del ordenador apenas es apreciable, pero creemos que el empuje sobre un objeto es menor cuanto mayor sea la profundidad. Esto puede ser debido a que cuanto más profundo se encuentra un objeto (y por consiguiente más cerca del fondo) menos agua tiene debajo y viceversa, y por lo tanto menos agua proporciona un empuje más débil.
Conclusión: Cuanta mayor profundidad, menor es el empuje y viceversa para cualquier líquido.
EXPERIENCIA 6
-un objeto que pesa 0,5 Newtons y que está conectado a un dinamómetro A es introducido en un recipiente que a su vez realoja el agua expulsada por el objeto al ser introducido y lo mete en otro recipiente conectado a un segundo dinamómetro (B).Se pretende averiguar si el volumen del objeto desalojado en el agua pesa lo mismo que el propio objeto.
Observación:
Volumen del cuerpo introducido (cm^3)
0 5 10 15 20
Volumen de agua desalojada (cm^3)
0 5 10 15 20
Medida del dinamómetro A (Newtons)
0,5 0,45 0.4 0.35 0,3
Medida del dinamómetro B (Newtons)
0,2 0.35 0.3 0,35 0,4
Algunos videos sobre el principio de Arquímedes
