Universidad Tecnológica Nacional Departamento Ciencias Básicas U. D. B. de Física Física I TRABAJO PRACTICO N 1 ALUMNO: CARRERA: COMISIÓN FECHA:
Experiencia: Mediciones Calibre y Palmer (Tornillo micrométrico) El objetivo de la actividad es estudiar instrumentos de medición de alta precisión como son el calibre basado en la utilización de un sistema de lectura de escalas denominado Venier y el Palmer o tornillo micrométrico. Adquirir destreza en la manipulación de los instrumentos de medición. Saber elegir el instrumento adecuado a cada medición. Calibre El calibre es un aparato destinado a la medida precisa de longitudes, la inventó Petrus Nonius (1492-1577), matemático portugués por lo que se denomino nonio. El diseño actual de la escala deslizante debe su nombre al francés Fierre Vernier (1580-1637), quien la perfeccionó. Este instrumento fue elaborado para satisfacer la necesidad de un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en una sola operación. El calibre típico puede tomar tres tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades. Consta de una regla fija sobre el brazo principal y un cursor deslizante provisto de un nonio o vernier 1. Mordazas para medidas externas. 2. Mordazas para medidas internas. 3. Coliza para medida de profundidades. 4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros. 5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada. 6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido. 7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido. 8. Botón de deslizamiento y freno. Consta de una regla dividida en partes iguales, sobre la que se desliza una reglilla graduada (nonius) de tal forma que n -1 divisiones de la regla se dividen en n partes iguales en el nonius. PÁGINA 2
(n-1). f f 0 5 9 10 Regla Fija 0 5 10 Regla móvil o Nonius v n. v Donde: f: es la longitud de una de las divisiones de la regla y v: la longitud de una división del Nonius Se llama APRECIACIÓN (A) a la diferencia entre las longitudes de una división de la regla y otra del Nonius Su valor es: A = f v n. v = (n- 1). f v = (n- 1). f/n A = f - v A = f - (n- 1)f/n = f/n Así, si cada división de la regla tiene por longitud un milímetro, y se han dividido nueve divisiones de ella en diez del nonius, la precisión es de 1/10 de mm (nonius decimal). Considerando un objeto colocado entre las superficies para medición de exteriores como muestra la siguiente figura: 0 5 10 0 5 10 LD LV LT El cero de la regla móvil desplazado con relación al cero de la regla fija. Esa distancia es la lectura total (LT), siendo (LD) la lectura sobre la regla fija, (LV) la lectura en el vernier y A la apreciación, resulta LT = LD + LV. A La regla móvil se ha detenido en un punto más allá de la línea correspondiente a 2 mm, una de las líneas de la regla fija coincide con la línea 4 del vernier. a. Lectura directa sobre la regla fija: 2 mm (LD) b. Lectura sobre la regla móvil (vernier): apreciación (0.1 mm) x línea de la regla móvil (4) = 0,4mm (LV) c. Lectura total (LT): LD + LV = 2.4 mm PÁGINA 3
A este valor deberá descontarse el error del instrumento (con su signo correspondiente), suponiendo un valor de + 0. 1 mm, resultará: Valor medido (VM): Lectura total - error =2.4-0.1 = 2.3 mm Palmer o Tornillo micrométrico Uno de los instrumentos que se utiliza con mayor frecuencia en la industria metalmecánica es el micrómetro. El concepto de medir un objeto utilizando una rosca de tornillo se remonta a la época de James Watt. Durante el siglo pasado se logró que el micrómetro diera lecturas de 0.001 pulgadas. El micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando éste es movido mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en el movimiento lineal del husillo. Las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo. Está formado por un eje móvil o husillo con una parte roscada, al extremo de la cual va montado un tambor graduado; haciendo girar el tambor graduado se obtiene el movimiento del tomillo micrométrico y por consiguiente del husillo, que va a apretar la pieza a ser medida contra el punto plano. Sobre la parte fija, que está solidaria al arco, va marcada la escala lineal graduada en milímetros o pulgadas. A diferencia del vernier hay un micrómetro para cada sistema de unidades. Las partes fundamentales de un micrómetro son: YUNQUE HUSILLO FRENO MANGUITO PERILLA DEL TRINQUETE ESCALA GRADUADA MARCO, CUERPO O BASTIDOR Cuerpo principal en forma de C (bastidor). Sobre él están montadas todas las demás partes. Palpador fijo o yunque. Es el tope fijo con el que se hacen las mediciones. Palpador móvil o husillo. Es el tope móvil con el que se hacen las mediciones. Unido a éste está la escala graduada longitudinal. Tambor graduado. En él se encuentra la escala móvil. PÁGINA 4
Botón de fricción (matraca o trinquete). Dispositivo regulador de presión constante entre los palpadores, a fin de asegurar la mejor medición y evitar daños al instrumento. Palanca o tuerca de fijación. Tornillo de acople de las piezas del instrumento. Para lecturas en un micrómetro estándar en milímetros nos referimos a la figura siguiente.. TAMBOR CILINDRO 1 mm 0,5 mm 35 40 45 0 5 10 0,01 mm Ejemplo de una lectura de un micrómetro convencional Para lecturas en centésimas de milímetro, primero tome la lectura directa sobre el cilindro (obsérvese que cada graduación corresponde a 0,5 mm) y luego la del tambor, sume las dos para obtener la lectura total. Note que el tambor se ha detenido en un punto más allá de la línea correspondiente a 4 mm. Note también que una línea adicional (graduación de 0.5 mm) es visible entre la línea correspondiente a 4 mm y el borde del tambor. La línea 49 sobre el tambor corresponde con la línea central del cilindro así: a. Lectura directa sobre el cilindro: 4,0 + 0.5 = 4,5 mm (LD) b. La Línea del tambor que coincide con el cilindro: 49 c. Lectura sobre el tambor: apreciación (0,01 mm) x línea del tambor (49) = 0,49 mm (Lt) Lectura total (LT): LD + Lt = 4,99 mm A este valor deberá descontarse el error del instrumento (con su signo correspondiente), suponiendo un valor de + 0.01 mm, resultará Valor medido (VM): Lectura total - error VM = 4,99-0.01 = 4,98 mm. PÁGINA 5
Apellido Nombre Especialidad División Comisión Fecha 1º Informe de Laboratorio - Experiencia: Mediciones 1) Mediciones con Calibre Características del instrumento:... Menor división de la regla fija (f):... Número de divisiones del vernier (n):... Mediciones exteriores Determinación f n A error LD LV LV x A LT VM Mediciones interiores Determinación f n A error LD LV LV x A LT VM Mediciones de profundidades Determinación f n A error LD LV LV x A LT VM 2) Mediciones con Palmer Características del instrumento:... Paso del tornillo (p):... Número de divisiones del tambor (n):... Determinación P n A error LD Lt Lt x A LT VM