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• Edwin Pachacuti Apaza

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FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO BASICO

LABORATORIO FISICA 100 FISICA 100

METROLOGÍA

16-09-2014 Nombre: Ricardo Chávez Murillo Grupo: L Docente: Ing. René Delgado Auxiliar: Gestión: 2014

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

SEM II/2014 GRUPO L

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SEM II/2014 GRUPO L

OBJETIVOS:

 Familiarizarse con los instrumentos de medida cono ser: el tornillo micrométrico y el Vernier.

 Utilizar adecuadamente el vernier y el micrómetro.

 Efectuar un análisis de errores y determinar las medidas físicas de los distintos cuerpos geométricos.

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METROLOGIA

FUNDAMENTO TEORICO

1. METROLOGÍA:

Ciencia que tiene por objeto el estudio de las unidades y de las medidas de las magnitudes; define también las exigencias técnicas de los métodos e instrumentos de medida. Toda medida

que e realiza en Física consiste en determinar un número y su

correspondiente unidad. El proceso de medir requiere de singular cuidado porque es el resultado de comparar una cierta cantidad con otra similar tomada como patrón de medida.

Una magnitud física adquiere sentido cuando se la compara con otra que se toma como elemento de referencia. En realidad se manejan cantidades, o estados particulares de una magnitud, que se comparan con la cantidad tomada como unidad. Así, una magnitud es un conjunto de cantidades en el que hay una cierta ordenación, está definido un criterio de igualdad y puede verificarse la operación suma.

La medida de una magnitud puede realizarse directamente, como cuando se mide una masa comparándola con una unidad, o indirectamente, como cuando se mide la velocidad media de un automóvil midiendo el espacio recorrido y el tiempo. Una vez definida la unidad de medida para ciertas magnitudes, a partir de estas unidades se pueden definir las correspondientes a otras magnitudes. Las primeras se conocen como magnitudes fundamentales y las segundas como magnitudes derivadas. Sin embargo, el carácter fundamental o derivado de una magnitud no es específico a la misma. Un sistema de unidades establece y define con precisión cuáles son las unidades fundamentales. En el Sistema Internacional de unidades, SI, se utilizan siete unidades fundamentales.

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Otros sistemas de unidades, hoy en desuso, son el sistema CGS, o sistema cegesimal, en el que la unidad de longitud es el centímetro, la unidad de masa es el gramo y la unidad de tiempo es el segundo, y el Sistema Técnico Terrestre, en el que la fuerza es una magnitud fundamental cuya unidad es el kilopondio, definido como la fuerza que aplicada a un kilogramo le comunica 9,8 m/s2 de aceleración.



REGLA GRADUADA: Es uno de los instrumentos simples y comunes, se utiliza realizando una comparación entre la longitud de la regla y la del objeto en unidades conocidas. Con una regla se pueden obtener mediciones con una aproximación de 1 mm y se puede apreciar longitudes relativamente considerables, Existen reglas de 30 cm, 1 m, etc.

En la medida de ciertas longitudes normalmente se usan reglas de madera, plástico o materiales similares que debido a su bajo costo son utilizados con frecuencia. Sin embargo son las que nos exponen a cometer mayores errores ya que generalmente la impresión de la escala es deficiente.

Cuando se desea comparar una longitud relativamente pequeña, la regla ya no es un instrumento útil. Si se emplea una regla graduada para efectuar mediciones, se sugiere tomar en cuenta los siguientes errores que se cometen con frecuencia.

Error de Cero

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No es aconsejable colocar el extremo del objeto coincidiendo con el extremo de la regla, esto porque el extremo de la regla puede estar deteriorado y no marcar el Cero correcto. Error de paralelaje

Cuando existe una separación entre la escala y el objeto a ser medido y la línea de visión, no se encuentra perpendicular a la regla se obtiene una lectura incorrecta. Es decir al realizar una medida con regla común, vernier, micrómetro o cualquier otro instrumento de medida; si la línea visual del observador no es perpendicular a la escala del instrumento, entonces se comete el error de paralaje.



VERNIER RECTILINEO: Instrumento que sirve para medir longitudes con una apreciación mejor que la de una regla común.

El vernier consiste en un regla principal sobre la que se desliza una regla secundaria o nonio. Las longitudes se miden como la separación existente entre las mandíbulas, una de las cuales esta unida a la regla principal y la otra, al nonio. La escala de la regla principal está graduada en unidades normalizadas y el nonio tiene una escala con graduación diferente. Cuando el vernier está cerrado, las marcas ”0” de ambas escalas deben coincidir y la apreciación del vernier, AV, será igual a la diferencia entre la primera marca del nonio y la marca de la regla principal que se encuentra a su derecha. Como la escala del nonio es uniforme, su última marca estará separada en NAV de la marca de la escala principal que esta a su derecha, siendo N el número de divisiones del nonio.

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Para que el vernier tenga utilidad práctica, esta última separación debe ser igual a una división de la escala principal; es decir, la última marca del nonio debe coincidir con la marca anterior de la escala principal. Ahora bien, una división de la escala principal es igual a la apreciación de la regla principal, AP; por tanto:

Las medidas se realizan deslizando el nonio sobre la regla principal de modo que las mandíbulas se ajusten a la longitud que se desea medir. Si la marca “0” del nonio coincide con una marca de la regla principal, la medida corresponderá a esta marca; en caso contrario, a la medida correspondiente a la marca de la escala principal que quede a la izquierda de “0” del nonio habrá que añadirle una fracción que determina buscando que marca del nonio coincide con una marca de la regla principal. Si la primera marca es la que coincide, la fracción adicional será AV; si la que coincide es la segunda marca, la fracción será 2AV y así sucesivamente; luego, la fracción adicional será a nAV, siendo n el número de la marca del nonio graduado de manera que la fracción adicional puede leerse directamente, evitando la necesidad de cálculos suplementarios.

Las medidas obtenidas con un vernier pueden estar afectadas mayormente por dos tipos de errores sistemáticos. Por una porte, el error de cero, cuya existencia se manifiesta en el hecho de que cuando el vernier está cerrado, no coinciden las marcas “0” del nonio y de la escala principal. Si el “0” del nonio queda a la derecha DEL “0” de la escala principal, el error de cero es en exceso y su magnitud se determina como se mide normalmente una longitud para corregir el error, esa magnitud debe restarse de toda las medidas que se obtengan con ese instrumento. Si el “0” del nonio queda a la izquierda del “0” de la escala principal, el error de cero es en defecto y su magnitud está por la diferencia entre el máximo

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valor de la escala del nonio y el valor de la marca de este que coincida con una marca de la escala principal.



TORNILLO MICROMETRICO: El micrómetro es un instrumento que sirve para medir longitudes con una apreciación mejor que la de un vernier.

El micrómetro consiste básicamente en un tornillo que pasa por una tuerca. Las longitudes se miden como la separación existente entre dos topes, uno de los cuales está unido al tornillo y el otro, a la tuerca a través de un arco. El paso “P”, del tornillo es la distancia que este avanza con una vuelta. Sobre la tuerca cilíndrica se tiene una línea horizontal y la escala principal graduada en unidades normalizadas; la apreciación de esta escala es igual al paso del tornillo. El tornillo esta también unido a un tambor cuyo extremo permite leer el desplazamiento del tornillo en la escala principal. A su vez, el tambor tiene divisiones que permiten determinar la fracción de vueltas que se gira el tornillo. La apreciación del micrómetro es:

Siendo N, el número de divisiones del tambor. Cuando el micrómetro está cerrado, el extremo del tambor debe coincidir con la marca “0” de la escala principal y la marca “0” del tambor debe coincidir con la línea horizontal de la tuerca. Las mediciones se realizan girando el tornillo de modo que los topes del instrumento se ajusten a la longitud que se desea medir. Si la marca “0” del tambor coincide con la línea horizontal de la tuerca, la medida corresponderá a la marca de la escala principal que coincida con el extremo del tambor; en caso contrario, a la medida correspondiente a la marca de la escala principal que quede a la izquierda del extremo del tambor, habrá que

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añadirle una fracción que está dada por el número de la marca del tambor que coincida con la línea horizontal de la tuerca, multiplicado por la apreciación del instrumento. Los micrómetros comerciales tienen el tambor graduado de manera que la fracción adicional puede leerse directamente, evitando la necesidad de hacer calculos suplementarios. También tiene un embrague que debe ser usado para cerrar el micrómetro al efectuar una medición; de esta manera el torque con que se ajusta el tornillo es constante y no exagerado. Asimismo, puede tener un seguro que sirve para bloquear el tornillo.



BALANZA ANALITICA DE PRECISION: Esta balanza es de uso corriente en el Laboratorio para medir masas con gran precisión. Aunque al utilizar las masas se habla de “pesar” y al conjunto de masas patrones se denomina “pesas”, lo que la balanza mide realmente son masas y no pesos.

La parte esencial de la balanza analítica de brazos iguales es una palanca ligera y rígida, sobre la cual están montados solidamente tres cuchillas de ágata igualmente espaciadas, paralela entre si y perpendiculares al eje longitudinal de la palanca. El borde de la cuchilla central descansa sobre un plano de ágata perfectamente pulido sostenido desde el fondo de la caja de la balanza. Los platillos cuelgan de dos pequeñas placas idénticas que descansan sobre los bordes de las cuchillas en los extremos de la balanza.

2. MATERIALES: o

Regla Graduada

o

Vernier rectilíneo

o

Tornillo Micrométrico

o

4 cuerpos regulares de distintos materiales DA

o o o o o o

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o

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O

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3. PROCEDIMIENTO:

a) Cada grupo recibió 4 cuerpos regulares de distintos materiales, entre ellos una arandela y una esfera metálica. b) Medir 5 veces cada una de las dimensiones necesarias con el instrumento adecuado para determinar su volumen. c) Medir la masa de cada uno de los cuerpos en la balanza.

4. CALCULOS: (Análisis de datos)

a) Para cada cuerpo encontrar el volumen promedio y mediante propagación de errores determinar:

b) En función de cada uno de los datos anteriores determinar la densidad de cada cuerpo. c) Empleando propagación de errores determinar:

d) Construir una tabla de densidades e indicar de que materiales están construidos los cuerpos utilizados en el experimento.

5. CUESTIONARIO:



Definir los términos exactitud y precisión.

-

La precisión indica el grado de concordancia entre los valores experimentales, es decir en cuanto se aproximan unas de otras.

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La exactitud señala el grado en que un valor experimental o un promedio se acerca a su valor verdadero.

VALORES VERDADEROS U

OOOO

Exacta y precisa

OOOO

O

O

O

O

O

Precisa e inexacta.

Inexacta e imprecisa

MAGNITUD DE LA MEDIDA

-

Los errores sistemáticos: son errores que afectan el resultado de una medida en la misma proporción y signo (sesgo), es decir las mediciones repetidas poseen siempre el mismo sesgo ya sea positivo o negativo.

VALORES VERDADEROS

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U

OOOO

OOOO

Medidas con sesgo positivo

Medidas con sesgo negativo

MAGNITUD DE LA MEDIDA



Describir las características que debe tener un Vernier para que se aproximación sea: a) 0,02 mm.

b) 0,05 mm

Para que el micrómetro tenga una apreciación del 0,02(mm) tendrá la siguiente característica; si una vuelta es 0.5(mm), entonces dos vueltas serán 1(mm), siendo este dos veces el paso del tornillo y como el tambor tiene 50 divisiones, la apreciación del micrómetro es:

a) Ep = Escala principal 1 mm N = Número de divisiones o partes (50)

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b) Ep = Escala principal 1 mm N = Número de divisiones o partes (20)



En la medición de cierta magnitud, ¿se puede obtener la misma aproximación con dos instrumentos de diferentes apreciaciones? Argumente su respuesta.

No es posible, ya que si usamos dos instrumentos de diferentes apreciaciones podremos observar que uno de ellos nos dará con más precisión las medidas y por lo tanto los resultados serán diferentes con respecto al otro instrumento. 6. CONCLUSIONES:

Es muy importante poner en práctica los conocimientos teóricos que tenemos ya que de esa forma podemos comprobar todo lo que aprendemos y llegar a entender de una mejor manera ya que esta es una forma didáctica de comprobar los datos obtenidos. 7. BIBLIOGRAFÍA: -Ing. René Delgado S. Laboratorio de Física Básica I

-Alfredo Alvarez – Eduardo Huayta Medias y Errores.

-Soria Manuel. Manual para el tratamiento de datos en física experimental.