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UNICAUCA. Lasso Esteban, Henao Julián, Gamez Luis, León Harold. Aparatos de Medida.

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APARATOS DE MEDIDA Lasso Díaz Esteban, Henao Julián Alexis, Gamez Luis Fernando, León Muñoz Harold Andrés Email: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Universidad del Cauca 

Resumen— Muchos son los instrumentos disponibles para realizar mediciones en el laboratorio, cada uno con diferentes características, mecanismos y escalas que aportan mayor exactitud y precisión a la hora de recopilar los datos, teniendo en cuenta que tener las dimensiones de un cuerpo representa una necesidad si se planea seguir cierto procedimiento con el mismo. En esta oportunidad se usaron dos instrumentos conocidos como calibrador o pie de rey y el tornillo micrométrico, para determinar las longitudes y de ser posibles áreas y volúmenes de cuatro cuerpos (dos cilindros, esfera y varilla). Con esta práctica se busca aprender el manejo de los implementos además con el fin de disminuir el error que se pueda generar, se pudo encontrar una buena cantidad de datos con los cuales trabajaremos.

Abstract— Many instruments are available to perform measurements in the laboratory, each with different characteristics, mechanisms and scales that provide greater accuracy and precision when collecting data, taking into account that having the dimensions of a body represents a need if plans to follow a certain procedure with it. In this opportunity two instruments known as calibrated or calipers and the micrometric screw were used to determine the lengths and possible areas and volumes of four bodies (two cylinders, sphere and rod). With this practice we seek to learn the management of the implements in order to reduce the error that can be generated, we could find a good amount of data with which we will work.

Palabras

clave—Medición,

Calibrador,

Tornillo

de manera correcta dichos instrumentos para así poder desarrollar de una manera satisfactoria procedimientos que requieran las magnitudes de ciertos cuerpos, teniendo en cuenta sus unidades. El calibrador y el tornillo micrométrico son dos instrumentos comúnmente usados, cuyas escalas se presentan en milímetros (mm) y permite realizar mediciones a objetos pequeños, valiéndose de bran precisión gracias a sus dos o tres cifras decimales; Razón por la cual surge la importancia de conocer su funcionamiento y así poder calcular las magnitudes de distintos cuerpos y posteriormente el procesamiento de los datos. II. MARCO TEORICO SOBRE MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA. A.

EL Tornillo Micrométrico

El micrómetro es un dispositivo ampliamente usado en ingeniería mecánica, para medir con precisión grosor, medidas internas, externas y profundidades. Los micrómetros tienen varias ventajas respecto a otros instrumentos de medida como el vernier: son fáciles de usar y sus lecturas son consistentes. Existen tres clases de micrómetros basados en su aplicación.

Micrométrico, Escalas.

I. INTRODUCCIÓN La toma de medidas es un común denominador en las prácticas de mecánica debido a la importancia que radica en conocer propiedades físicas como el volumen y el área, para lo que es necesario el uso de distintos instrumentos capaces de proporcionar los datos que serán de utilidad para la determinación de las ya nombradas características. Es por esto que surge la necesidad que nace la necesidad de manejar

– Micrómetro interno. – Micrómetro externo. – Micrómetro de profundidad. La palabra micrómetro proviene del griego micros, pequeño, y metrón, 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 (0,001 mm) (micra).

LAB. MECANICA – INGENIERÍA FISICA. FORMATO IEEE PRESENTACIÓN DE TRABAJOS. Adaptado: [email protected]

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Fig.1. Micrómetro de exteriores estándar mecánico. [7]

Aquí tenemos un diagrama del micrómetro con la descripción de cada una de sus partes. Girando el manguito o maneral en sentido contrario a las agujas del reloj, se distancia el husillo y el yunque, una vez la pieza a medir esta entre ambas partes, por medio de la Perilla de trinquete se aprieta, hasta que la Perilla deja de apretar. Es muy importante que ajustemos la pieza a medir entre el yunque y el husillo con la perilla de trinquete, porque esta tiene un sistema de ajuste automático.

Fig.2.Escala de un Micrómetro de exteriores

La escala se divide en dos partes, una horizontal y otra vertical, la primera mide de 0.5 mm en 0.5 mm. La escala vertical mide centésimas de milímetro, una vuelta completa del maneral o manguito significa medio milímetro, como está dividido de 0 a 50, cada rayita significa una centésima de milímetro. [1]

Fig.3.Partes de un Calibrador o pie de Rey

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. 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. Como podemos ver en el ejemplo de la Fig.4. El 0 nos marca 32 mm más la escala del nonio que nos muestra 6. Para un total de 32.6 mm. [2]

B. Calibrador o Pie de Rey El calibrador, 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).

Fig.4.Escala de un Calibrador o pide de Rey. [6]

III. METODOLOGIA: IMPLEMENTACION DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN El primer paso consistió en la familiarización con

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los instrumentos de medición, entender las escalas y cómo determinar la cantidad junto con las cifras significativas debidas; posteriormente cada uno de los integrantes del grupo realizó la actividad de medir cada 1 de los 4 objetos dispuestos previamente en la mesa del laboratorio (2 cilindros, esfera y varilla), para así tener un conjunto de datos y poder trabajar con el promedio de estos. A continuación se fueron recolectando y clasificando uno a uno cada de los datos en tablas según el instrumento de medición utilizado.

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TABLA III DATOS RECOLECTADOS DEL CILINDRO #1

Medida N°

Diámetro Externo (mm)

Diámetro Interno (mm)

Largo (mm)

Profundid ad (mm)

1 2 3 4 5

20.70 20.70 20.60 20.70 20.70 20.68

15.45 15.50 15.50 15.55 15.45 15.49

28.80 28.80 28.80 28.80 28.80 28.80

27.20 27.20 27.15 27.20 27.30 27.21

𝑷𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐

TABLA IV DATOS RECOLECTADOS DE LA CANICA

IV. RESULTADOS OBTENIDOS DE LAS MEDICIONES REALIZADAS TABLA I DATOS RECOLECTADOS VARILLA

Medida N°

Diámetro (mm)

1

16.38

2

16.36

3

16.39

4

16.37

Medida N°

Largo (mm)

Diámetro (mm)

1

18.81

6.35

2

18.80

6.35

3

18.80

6.36

5

16.42

4

18.80

6.35

6

16.33

5

18.79

6.36

7

16.38

6

18.80

6.36

8

16.38

7

18.82

6.36

9

16.35

8

18.81

6.35

9

18.80

6.36

10

16.39

10

18.81

6.33

𝑷𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐

16.38

𝑷𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐

18.80

6.35

V. ANALISIS DE RESULTADOS

TABLA II DATOS RECOLECTADOS DEL CILINDRO #2

Medida N°

Diámetro Externo (mm)

Diámetro Interno (mm)

Largo (mm)

Profundidad (mm)

1 2 3 4 5

26.60 26.60 26.60 26.65 26.65 26.62

22.95 22.85 22.80 22.85 22.80 22.86

39.45 39.45 39.35 39.45 39.45 39.43

39.40 39.55 39.50 39.40 39.40 39.45

𝑷𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐

Se realizaron 5 mediciones por cada cuerpo los cilindros con el calibrador o pie de rey, y 10 mediciones a la canica y la varilla con el Tornillo micrométrico, buscando que cada integrante del grupo pudiese usar los implementos suministrados, debido a esto para obtener un resultado final se hizo el promedio de cada una de las mediciones. Luego de tener estos datos se procede a calcular el are y volumen de dichos cuerpos.

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Vtotal= Vcilindro externo – Vcilindro interno Como bien sabemos el Área de un cilindro Hueco es igual a:

Vtotal= (π * R2 * h) – (π * r2 * h)

A= A cilindro externo- A cilindro interno

Vtotal= π * h (R2 – r2)

A= 2 π* [(R*h + R2) - (r*h + r2)]

V= π * 28.80 mm ((10.34mm)2 -(7.745mm)2)

Donde h es la altura, r y R son los radios interno y externo respectivamente.

Vtotal= 4246.1784 mm3 Área de la Varilla

Área Cilindro #2 h=18.80 mm, r=6.35mm h=39.43 mm, R=13.31 mm, r=11.43 mm A= Área base + área de altura Atotal= 2 π* [(R*h + R ) - (r*h + r )] 2

2

A= 2 π * r2 + 2 π * r * h Atotal= 2 π* [(13.31mm* 39.43mm + (13.31mm) 2 ) - (11.43mm*39.43mm+ (11.43mm) 2)]

A= 2 π * (6.35mm)2 + 2 π * 6.35mm) * (18.80mm)

Atotal= 758 mm2 A= 1003.4404 mm2 Volumen Cilindro #2 Volumen de la Varilla Vtotal= Vcilindro externo – Vcilindro interno V= π * r2 * h Vtotal= (π * R * h) – (π * r * h) 2

2

V= π * (6.35mm) 2 * 18.80 mm Vtotal= π * h (R2 – r2) V= 2381.525 mm3 V= π*39.43mm ((13.31mm)2 – (11.43mm)2) Área de la Canica Vtotal= 5761.4818 mm3 Diámetro= 16.38mm Radio= 8.19mm Área Cilindro #1 Area= 4 π * r2 h=28.80 mm, R= 10.34mm, r=7.745mm A= 4 π * (8.19mm) 2 Atotal= 2 π* [(R*h + R2) - (r*h + r2)] A= 842.9 mm2 Atotal= 2 π* [(10.34mm* 28.80mm + (10.34mm) 2 ) - (7.745mm*28.80mm+ (7.745mm) 2)]

Volumen de la Canica

Atotal= 754.464 mm2

Volumen = (4/3)* π * r3

Volumen Cilindro #1

Volumen= (4/3)* π *(8.19mm) 3

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Volumen = 2301.1 mm3 VII. PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS VI. CONCLUSONES

𝑹

1)  El uso de estos instrumentos no presenta mayor dificultad pero hay que ser muy meticulosos a la hora de tomar las medidas ya que un mal movimiento puede alterar los datos que se observan en ellos, sobretodo en el micrómetro, ya que si se llega a girar el tornillo con demasiada fuerza se puede llegar a dañar el instrumento y además corromper los datos. [3]  En la práctica realizada conocimos algunas herramientas de medición como lo son el calibrador y el micrométrico. De igual manera aprendimos a manejar dichos instrumentos de medidas de sólidos.  También pudimos observar que al realizar las medidas con las herramientas existen diversos factores que afectan e inciden en la precisión alterando la fiabilidad de los resultados, para evitar los diversos errores al tomar las medidas es necesario saber que instrumento debemos utilizar y esto depende del objeto a calcular.  Hay que mencionar que los objetos a medir sobre todo el cilindro que tenía un borde dañado y la esfera, tienen superficies muy irregulares lo que aumenta la dificultad de obtener resultados homogéneos.  Tanto el micrómetro como el calibrador son instrumentos muy útiles para la determinación de magnitudes en el rango de los 0 mm a los 100-150 mm y 0 mm a 25 mm respectivamente, es decir, magnitudes muy pequeñas pero a su vez con un alto grado de exactitud.

𝒏

= 𝑨𝒑𝒓𝒐𝒙𝒊𝒎𝒂𝒄𝒊Ó𝒏

CALIBRADOR - R = 1’

R = 1CM N = 20 1 20

-

= 0.05𝑐𝑚 𝑹

2)

𝒏

1´ 128

N = 128

= 0078125′. [4]

= 𝑨𝒑𝒓𝒐𝒙𝒊𝒎𝒂𝒄𝒊Ó𝒏

TORNILLO MICROMETRICO R = 1CM N = 100

1 = 0.01𝑐𝑚 100 3)

𝑅 𝑛

=𝐴

N=

LUEGO

𝑅

𝑁=𝐴

3600′′ = 180 20′′

ENTONCES 180/6=30 LA LONGITUD SERIA 30’’ 4)

𝑅 𝑛

=𝐴

LUEGO

𝑅

𝑁=𝐴

0.4𝑚𝑚

𝑁 = 20′′ 0.02𝑚𝑚 = 20. [5]

VIII. REFERENCIAS [1] UNCETA. Instrumentos manuales de medición y sistemas de comunicación. (2011, 24 de enero). [2] Proyecto UC VERNIER O CALIBRADOR (2008, 06 de marzo). [3] Facultad de Ciencias. Prácticas de Laboratorio. Universidad de Bilbao (1970).

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[4] Koshkin. Shirkévich. Manual de Física Elemental. Editorial Mir (1975) [5] Beiser A. Física Aplicada. Colección Schaum. McGrawHill (1991). [6] http://www.demaquinasyherramientas.com/wpcontent/uploads/2017/08/calibre-pie-de-rey-universal.jpg Fecha de visita 2/09/2018 [7] https://www.emacompeticion.com/wpcontent/uploads/2016/02/MICROMETRO.png Fecha de Visita 2/09/2018

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