PRÁCTICA N 1: INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE LONGITUD, TIEMPO Y MASA. Sistema Internacional de unidades (SI)

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1 PRÁCTICA N 1: INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE LONGITUD, TIEMPO Y MASA Unidad patrón referencia utilizada para determinar el valor de una magnitud, se le asigna un valor unitario Magnitudes Fundamentales: del universo de magnitudes se selecciona un subconjunto y solo a estas se le diseñan unidades patrones. Ej: magnitud: longitud ; unidad: metro Magnitudes derivadas: son función de las magnitudes fundamentales, y se le asignan unidades derivadas. Ej: magnitud: volumen ; unidad: metro cúbico. Magnitud Física: cantidad física que puede ser determinada cuantitativamante. Ejemplos: temperatura, velocidad, masa, peso... Sistema Internacional de unidades (SI) Magnitudes y Unidades básicas del Sistema Internacional (S.I.) Magnitud Nombre Símbolo Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Intensidad de corriente eléctrica ampere A Temperatura termodinámica kelvin K Cantidad de sustancia mol mol Intensidad luminosa candela cd Algunas Magnitudes y Unidades S.I. derivadas expresadas a partir de unidades básicas y suplementarias Magnitud Nombre Símbolo Superficie metro cuadrado m 2 Volumen metro cúbico m 3 Velocidad metro por segundo m/s Aceleración metro por segundo cuadrado m/s 2 Densidad kilogramo por metro cúbico kg/m 3 Algunas Magnitudes y Unidades S.I. derivadas con nombres y símbolos especiales Magnitud Nombre Símbolo Expresión en otras Expresión en unidades S.I. unidades S.I. básicas Fuerza Newton N m.kg.s -2 Presión Pascal Pa N.m -2 m -1.kg.s -2 Energía, trabajo y calor Joule J N.m m 2.kg.s -2 Potencia Watt W J.s -1 m 2.kg.s -3 Carga eléctrica Coulomb C s.a Potencial eléctrico Volt V W.A -1 m 2.kg.s -3.A -1 Resistencia eléctrica Ohm Ω V.A -1 m 2.kg.s -3.A -2 Capacidad eléctrica Farad F C.V -1 m -2.kg -1.s 4.A 2 Algunos múltiplos y submúltiplos decimales Factor Prefijo Símbolo 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 kilo k 10 2 hecto h 10 1 deca da 10-1 deci d 10-2 centi c 10-3 mili m 10-6 micro µ 10-9 nano n

2 valor numérico X unidad patron el valor de la magnitud se obtiene comparando directamente la magnitud considerada con su correspondiente unidad patrón, o por la indicación de un instrumento calibrado previamente con launidad patrón correspondiente ejemplo: medir el volumen de un líquido utilizando un recipiente calibrado medir indirectamente medida= medir directamente medir Proceso donde se le asigna el valor numérico a una magnitud física. La MEDIDA es el resultado de todo proceso de medición. se expresa indicando: el valor de la magnitud física se obtiene empleando una ecuación conocida que relaciona otras magnitudes que se puedan medir directamente. ejemplo: se mide el volumen ocupado por un líquido en un recipiente sin graduación, utilizando como instrumento de medición una cinta métrica. Medida indirecta: Volumen (V) Medidas directas: - Altura (h) Radio (R) Ecuación: V = π R2 h Si se usa Diámetro (D) y altura (h) como medidas directas, la ecuación sería: V= π D2 h / 4

3 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN RANGO O CAMPO DE MEDIDA: Es el conjunto de valores de la variable medida que está comprendido dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida del instrumento. Se expresa estableciendo los valores extremos. Para la regla graduada mostrada en la figura el rango (expresado en centímetros) sería: Rango= (0cm; 13cm) ALCANCE: Diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del rango del instrumento. En el instrumento mostrado el alcance sería Alcance = 13cm 0cm = 13 cm APRECIACIÓN: Es el valor de la mínima lectura que puede hacerse sobre la escala. En instrumentos poco complejos se calcula de calcula tomando dos lecturas sobre la escala, se resta la menor (lm) de la mayor (LM) y se divide el resultado entre el número de divisiones (n) que separa las lecturas. A = LM lm n En la figura: LM = 19cm lm=18cm n=10, cm Importante: al tomar una lectura con el instrumento, debemos señalar tantos decimales como tenga la apreciación cm Para esta lámina de madera la longitud es de 5 centímetros y debe agregarse 6 divisiones más, siendo el valor de cada división igual a la apreciación (0,1cm), por lo tanto : Longitud = 5, 0 cm + 6 x 0, 1 cm = 5,6cm También puede verse que esta longitud equivale a 56 divisiones, por lo tanto también puede decirse que la longitud de la lámina es: Longitud = 56 x 0,1 cm = 5,6 cm

4 TOLERANCIA O PRECISIÓN: Define el límite de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio. Una manera de expresarla es en forma de porcentaje de la lectura efectuada, por ejemplo: Un fabricante garantiza que las lecturas realizadas con su termómetro tendrán una precisión ±0,5%. Cuando una persona obtiene una lectura de 40ºC usando este termómetro, el ±0,5% de esta lectura equivale a ±0,2ºC Quiere decir la lectura puede estar entre 40 C 40ºC - 0,2ºC = 39,8ºC 40ºC+ 0,2ºC = 40,2ºC También puede expresarse en unidades de la variable medida, Por ejemplo, una balanza ofrece una tolerancia en sus medidas de ±0,1g. Quiere decir que si la lectura tomada es de 5,4g esta pudiese estar 0,1g por encima o 0,1g por debajo de este valor

5 Otros ejemplos: Rango: (0 A ; 150 A) Alcance: 150 A Apreciación = 5 Lectura: puede leerse 50 A y deben agregarse 6 divisiones (cada división añade a la medida 5 A) Lectura = 50 A + 6 x 5 A = 80 A Equipos con rangos múltiples: En este tipo de equipos la pantalla muestra una escala con un número de divisiones fijo. El rango se fija mediante una perilla selectora El selector de rango señala el valor 6, por lo tanto: Rango: (0 A ; 6 A ) Alcance: 6 A Apreciación: 0,2 Lectura: la aguja indica la división número 24, cada división equivale a 0,2 A Lectura = 24 x 0,2 A = 4,8 A

6 1. Se calcula la apreciación: CÓMO SE TOMAN MEDIDAS CON EL VERNIER? APRECIACIÓN APRECIACIÓN DE LA ESCALA PRINCIPAL N DE DIVISIONES DEL NONIO m m Apreciación de la escala principal = 1 Apreciación del vernier= 0,05 2. Se obtienen las lecturas en las escalas, una que se obtiene en la escala principal y otra que se obtiene con el nonio: m m LECTURA EN LA ESCALA PRINCIPAL Se toma como el límite inferior del intervalo sobre la escala principal señalado por el cero del nonio En este caso el cero del nonio interrumpe la escala principal entre 22mm y 23mm PARTE ENTERA 22,00mm LECTURA EN EL NONIO Se obtiene observando la división del nonio que coincide con la escala fija, cada división del nonio aporta a la medida una longitud igual a la apreciación DIVISIÓN DEL NONIO QUE COINCIDE 7 ma división PARTE DECIMAL 7 x 0,05mm = 0,35mm 1. Se suman las lecturas anteriores obteniéndose la lectura total : LECTURA TOTAL Longitud = 22,35mm

7 CÓMO SE TOMAN MEDIDAS CON EL TORNILLO MICROMÉTRICO? 2. Se calcula la apreciación del Tronillo APRECIACIÓN PASO DEL TORNILLO N DE DIVISIONES DEL TAMBOR PASO DEL TORNILLO LONGITUD QUE AVANZA EL TORNILLO POR UNA VUELTA DEL TAMBOR (EQUIVALE A CALCULAR LA APRECIACIÓN DE LA ESCALA PRINCIPAL) Nota: Tambor de 50 divisiones 15 mm Paso del tornillo = 0, Apreciación Tornillo =, 0,01 3. Se obtienen las lecturas en las escalas, una que se obtiene en la escala principal y otra que se obtiene con el tambor: LECTURA EN LA ESCALA PRINCIPAL Lectura que queda al descubierto en la escala fija El tambor deja al descubierto hasta la lectura 20,00mm (todavía no se observa la división que correspondería a 20,50mm) 20,00mm LECTURA EN EL TAMBOR Se obtiene observando la división del tambor que coincide con la línea central de la escala fija, cada división del tambor aporta a la medida una longitud igual a la apreciación DIVISIÓN DEL TAMBOR QUE COINCIDE división Nº *0,01mm = 0,17mm 4. Se suman las lecturas anteriores obteniéndose la lectura total : LECTURA TOTAL Longitud = 20,17mm

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