COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE TLAXCALA

Transcripción

1 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE TLAXCALA DIRECCIÓN ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE BIBLIOTECAS Y LABORATORIOS. MANUAL DE ACTIVIDADES EXPERIMENTALES DE: PRUEBAS FÍSICAS I (QUINTO SEMESTRE) SEMESTRE 2009-B

2 MANUAL DE ACTIVIDADES EXPERIMENTALES CAPACITACIÓN LABORATORISTA QUÍMICO PRUEBAS FÍSICAS I

3 ÍNDICE PRESENTACIÓN ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.1 ERROR EN LA MEDICIÓN ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.2 MEDICIONES EXPERIMENTO 1 EXPERIMENTO 2 EXPERIMENTO 3 Regla, Metro y Flexómetro Vernier Tornillo Micrométrico ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.3 MASA EXPERIMENTO 1 EXPERIMENTO 2 Balanza Granataria Balanza Analítica ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.4 DENSIDAD EXPERIMENTO 1 EXPERIMENTO 2 Picnómetro Balanza Mohr-Westphal EXPERIMENTO 3 Balanza y Probeta ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.5 VISCOSIDAD ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.6 CALIBRACIÓN DE TERMÓMETROS ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.7 PUNTO DE FUSIÓN ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.8 PUNTO DE EBULLICIÓN ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.9 PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN

4 PRESENTACIÓN Como parte complementaria del proceso de enseñanza-aprendizaje, la práctica es una de las herramientas que reforzarán los conocimientos adquiridos en el salón de clase, el maestro como parte fundamental en este proceso, tiene como principal papel, el de orientar al educando durante el camino del aprendizaje, proporcionándole dichas herramientas para que este proceso se pueda llevar a cabo en forma satisfactoria. La capacitación de Laboratorista Químico requiere la realización de actividades experimentales relacionadas con los contenidos de cada asignatura, éstas favorecen el trabajo en equipo y fortalecen la consolidación del conocimiento, ya que es necesaria la comprobación y demostración del aprendizaje a través de la aplicación del método científico. Durante la realización de estas actividades el alumno podrá desarrollar su creatividad, aplicando los conocimientos previos, para alcanzar los objetivos planeados al inicio de cada asignatura. Por ello, los Manuales de Actividades Experimentales cumplen con las finalidades de apoyar a los docentes y contribuir al desarrollo del proceso educativo de la institución.

5 PRUEBAS FÍSICAS I ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 2 MEDICIONES 1. OBJETIVO Obtener mediciones, mediante el empleo de diferentes instrumentos, para reconocer la importancia de realizarlas con la mayor precisión y exactitud posible. 2. CONSIDERACIONES TEÓRICAS Cuando se desea conocer el largo de una mesa, el ancho de una ventana, la altura del piso al techo de una habitación o cualquier otra longitud; generalmente utilizamos una regla, un metro o un flexómetro, cuyas divisiones mínimas están en milímetros, por tanto, esa es su máxima precisión. Si la medición que se realiza queda entre dos divisiones, debemos estimar aproximadamente con la vista de cuántas décimas de milímetro se trata. Sin embargo, en muchas ocasiones se requiere de una mayor precisión cuando se desean conocer las dimensiones pequeñas de algunos cuerpos, como el espesor de la pared de un cilindro, el diámetro de un alambre o la profundidad de una perforación pequeña, y donde el uso de una regla graduada no satisface nuestras necesidades. Podemos emplear entonces el calibrador Vernier, cuya aproximación es de una décima de milímetro o el calibrador Palmer, también llamado tornillo micrométrico, cuya aproximación es de una centésima de milímetro. El Palmer o tornillo micrométrico es un instrumento que consta de un marco en forma de u, en la parte interna de uno de sus extremos tiene un tope fijo y por el otro penetra un tornillo, el cual por cada paso o vuelta completa del tambor avanza generalmente medio milímetro. Tiene dos escalas, una paralela al eje del tornillo graduado en milímetros y otra dividida en varias partes iguales al borde del tambor, es decir, en el nonio. A continuación gira el tambor hasta que se puedan ver los números cinco y diez en la escala graduada. Observa ahora la escala del nonio. Gira el tambor hasta que el cero del nonio coincida con el número cinco de la escala graduada. Dale vuelta al tambor hasta ver el número seis de la escala graduada. El Palmer o tornillo micrométrico permite obtener longitudes con una aproximación de centésimas de milímetro (0.01 mm). La parte entera en milímetros se leerá en la escala graduada y las fracciones de milímetro en las divisiones del nonio. De acuerdo con nuestra figura, la lectura del diámetro del balín que está colocado entre los topes es de mm equivalente a cm.

6 Yunque Objeto que se mide Eje Nonio 3. CUESTIONARIO Escala graduada Tambor 1. Qué instrumento utilizarías para hacer las siguientes mediciones con la mayor precisión posible? Espesor de una tableta Altura de una puerta Diámetro de un balín Diámetro interior de un tubo metálico Espesor de una placa de vidrio Ancho del salón Espesor de una hoja de papel 2. Qué instrumento de medición es de mayor precisión: el Vernier o el tornillo micrométrico? Justifica tu respuesta. Con base en la observación del Palmer o tornillo micrométrico, contesta lo siguiente: a) Cuánto vale cada división de la escala del Palmer? b) Cuántas divisiones tiene en todo su perímetro?

7 c) Cuántas vueltas completas necesitó dar el tambor cuando se giró para ver el número seis de la escala graduada? Experimento 1 Regla, metro y flexómetro A. OBJETIVO Practicar mediciones con las reglas graduadas: el metro y el flexómetro, mediante el empleo de la técnica adecuada, para obtenerlos con la mayor exactitud posible. B. MATERIAL Y SUSTANCIAS CANTIDAD MATERIAL 1 Flexómetro 1 Regla 1 Metro 1 Pedazo de madera 1.5 m Tubo PVC de 2 pulgadas de diámetro (Proporcionado por alumno) C. PROCEDIMIENTO Efectuar mediciones (una por cada miembro del equipo), registrar los datos y tomar en cuenta lo siguiente. REGLA Y METRO Medición de materiales con caras planas 1. Al utilizarlos debe considerarse que son instrumentos que se desgastan por el uso, principalmente en sus extremos. Por esta razón no debe utilizarse como marco de referencia la división que corresponde al cero de la regla, es decir, recomendamos utilizar como referencia cualquier otra división de la escala que no sea el cero, puesto que debido al desgaste, la medición resultaría inexacta. 2. Colocar la regla o metro sobre la pieza a lo largo del borde de la misma, tal como se muestra en la figura, esto es, situar la división de 1 centímetro en el extremo izquierdo de la pieza, esta será la marca de referencia.

8 3. Cuidar que la regla esté paralela con los bordes de la pieza y restarle 1 centímetro a la lectura obtenida. 4. Contar el número de divisiones de 1 centímetro desde la marca de referencia hasta el extremo opuesto de la pieza. Medición de materiales cilíndricos 1. Colocar la regla o metro paralela al eje o línea central de la pieza, tal como se aprecia en la figura; es decir la división de 1 centímetro deberá coincidir con el extremo izquierdo de la pieza. 2. Contar el número de divisiones de 1 centímetro de la marca inicial de referencia hasta el extremo opuesto de la pieza y no olvidar restarle 1 centímetro a la lectura obtenida. Medición del diámetro de barras cilíndricas 1. Colocar la regla metálica a través de uno de los extremos de la barra, cuidar que sea exactamente sobre el centro y la división de 1 cm deberá coincidir con el extremo izquierdo de la pieza, como se aprecia.

9 2. Contar las divisiones sobre la regla hasta el extremo derecho de la barra, recordar que se debe restar 1 cm a la lectura obtenida. FLEXÓMETRO 1. Colocar el flexómetro y observar que coincida la división de una pulgada o un centímetro con uno de los extremos de la pieza por medir, de esta forma se evita el error del cero. Como se muestra en la siguiente figura, la posición (b) es la correcta, la posición (a) es incorrecta ya que el extremo del flexómetro puede estar desgastado y por consiguiente la posición del cero puede localizarse en forma incorrecta. a b 2. Colocar la vista de tal forma que la línea de visión esté en ángulo recto con la escala, de esta manera se evita el error de paralaje. D. REGISTRO DE OBSERVACIONES

10 Instrumento utilizado: REGLA GRADUADA Objeto Medido: Cuerpo regular rectangular Medición B H ÁREA pulg pulg cm 2 cm cm pulg 2 B H Instrumento utilizado: FLEXÓMETRO Objeto Medido: Tubo de PVC Medición D L Área de Base Volumen D L Instrumento utilizado: METRO Objeto Medido: Mesa de trabajo cm pulg cm pulg cm 2 pulg 2 cm 3 pulg 3 L Medición A L E Volumen cm pulg cm pulg cm pulg cm 3 pulg 3 D A E E. CONCLUSIÓN 1. Compara los resultados obtenidos, si hay diferencias notables vuelve a realizar tus mediciones. Localiza dónde está el error y coméntalo con tus compañeros.

11 2. Anota el grado de precisión de: Regla Metro Flexómetro 3. En qué casos es más adecuado el uso de cada uno de estos instrumentos? Experimento 2 Vernier A. OBJETIVO Medir diámetros internos, externos y profundidades, por medio del Vernier, para obtenerlos con la mayor exactitud posible. B. MATERIAL Y SUSTANCIAS CANTIDAD 1 Vernier 1 Tubo de ensayo MATERIAL C. PROCEDIMIENTO 1. Observar el vernier que tienes en tu mesa de trabajo, identificar el nombre de sus partes al compararlo con la figura No. 5 y comprobar la existencia de dos escalas: una fija y la otra móvil. La fija está dividida en milímetros y la móvil en diez partes iguales. El vernier o pie de rey sirve para medir pequeñas longitudes con una aproximación de 1/10 de mm. 2. Juntar totalmente las dos puntas del vernier y hacer coincidir el cero de la escala móvil con el de la escala fija; observar que las diez divisiones de la móvil corresponden a nueve milímetros de la fija; es decir, cada división equivale a 9/10 de milímetro. En realidad éste es el único detalle de construcción del vernier. 3. Observar las figuras con el propósito de aprender el manejo del vernier. En (a) se ha colocado un balín entre los topes para medir su diámetro. En (b) se aumentó la parte graduada donde se hace la lectura. La primera línea correspondiente al cero de la escala móvil indica en forma directa la parte entera en centímetros y milímetros de la medición, la cual según nuestro ejemplo es 1.6 cm y un poco más. El vernier permite obtener con precisión la cifra faltante, a fin de conocer el diámetro del balín hasta centésimas de centímetro (0.01 cm) o décimas de milímetro (0.1 mm). Para ello, basta identificar qué línea de la escala móvil coincide casi exactamente con una línea de la escala fija. La respuesta a esta pregunta es la línea seis, por tanto, el diámetro del balín es de 1.66 cm o bien 16.6 mm.

12 Puntas 0 Escala fija Objeto medido Topes Escala móvil Figura 5a Extensión de la escala móvil Figura 5 b Medición de interiores utilizando el Vernier 4. Ajustar las puntas para interiores por la parte interna de la pieza por medir, tal como se muestra en las figuras, de tal modo que la longitud sea ligeramente menor que la distancia por medir. Colocar el calibrador en ángulo recto con la pieza, en sus dos extremos y observar. Correr la escala móvil hacia afuera, utilizar el tornillo de ajuste o el mecanismo de resorte hasta que con las puntas se obtenga un ligero tacto que nos indica que ya están en contacto con la pieza por medir y el calibrador. Verificar que el calibrador esté a escuadra moviéndolo alternativamente hacia atrás y adelante, hasta encontrar la posición donde no sea necesario dar un fuerte tirón.

13 Retirar la pieza y efectuar la lectura en la escala que señalan las mediciones para interiores. Medición de diámetros externos 5. Colocar las quijadas a una distancia un poco mayor que el diámetro que se desea conocer. Poner el instrumento, como se ve en la siguiente figura, sobre el material que se trabaja y acoplar a la superficie externa con el tornillo de ajuste o con el mecanismo de recorte hasta que quede suavemente ajustado al tacto, como se indicó en los casos anteriores. Leer directamente en la escala del vernier, en la forma ya descrita, el diámetro buscado. Medición de profundidades utilizando el Vernier 6. Sostener firmemente el objeto a medir (tubo de ensayo), con la regleta para medición de profundidades extendida introducirla. Deslizar la reglilla hasta el borde superior del tubo; colocarla lo más recta posible. Efectuar la lectura en la forma descrita anteriormente. D. REGISTRO DE OBSERVACIONES A continuación cada miembro del equipo, deberá medir el diámetro interno, externo y profundidad de un tubo de ensayo y registrar las lecturas en la tabla. B A H Medición A B H

14 E. CONCLUSIÓN 1. Compara los resultados obtenidos, si hay diferencias notables vuelve a realizar tus mediciones, detecta donde está el error e intercambia comentarios. 2. Cuál es el grado de precisión del Vernier? 3. Menciona en qué casos es conveniente usar el Vernier para efectuar mediciones. Experimento 3 Tornillo Micrométrico A. OBJETIVO Medir objetos, por medio del tornillo micrométrico, para obtener sus longitudes hasta centésimas de milímetros. B. MATERIAL Y SUSTANCIAS CANTIDAD 1 Tornillo micrométrico 1 Tableta MATERIAL C. PROCEDIMIENTO Cada integrante del equipo deberá realizar la medición y anotarla en el registro de observaciones. Medición de materiales cilíndricos 1. Ajustar el tornillo micrométrico a una medida un poco mayor al material que vas a medir. 2. Tomar la pieza por medir con la mano izquierda y el micrómetro con la mano derecha.

15 3. Introducir el micrómetro sobre la pieza, deslizándolo suave y cuidadosamente pero con rapidez. 4. Utilizar el pulgar y el índice para girar el tambor por medio de la corona hasta que el husillo quede atornillado contra la pieza y haga funcionar el freno de matraca, permitiendo que sólo se ejerza una ligera presión sobre el material por medir. 5. Leer el espesor de la pieza directamente de las dos escalas del tornillo micrométrico, como se muestra. Medición de espesores de materiales de caras planas 1. Tomar el micrómetro con la mano izquierda y con el pulgar y el índice de la mano derecha, girar el tambor y ajustar el husillo y el yunque a una dimensión ligeramente mayor que el espesor de la pieza por medirse. 2. Tomar la pieza o material con la mano izquierda y el micrómetro con la mano derecha para medir el espesor deseado, y colocar la pieza entre el husillo y el yunque como se muestra a continuación. D. REGISTRO DE OBSERVACIONES

16 Objeto medido: TABLETA MEDICIÓN A. CONCLUSIÓN DIÁMETRO ESPESOR ÁREA VOLUMEN D E 1. Compara los resultados obtenidos, si hay diferencias notables vuelve a realizar tus mediciones, detecta donde está el error e intercambia comentarios con tus compañeros. 2. Cuál es el grado de precisión del tornillo micrométrico que utilizaste? 3. Menciona tres casos en los cuales, en el ámbito de la industria, es necesario el uso del tornillo micrométrico.