Hablamos de un aparato muy preciso cuando es capaz de alcanzar un alto número de decimales, es decir, si tuviéramos una probeta, cuantos más decimales dividan los números enteros más precisa será.
Sin embargo la exactitud conlleva precisión y veracidad, que acierta con la medida. Un aparato puede ser muy preciso pero poco exacto como por ejemplo sería el caso de un reloj que no está puesto en hora. Sigue indicándonos los segundos he incluso las décimas de segundo pero si no está puesto en hora, su exactitud no tendrá la menor utilidad.
Ahora hablaremos sobre los siguientes instrumentos de medida: El dinamómetro, el calibre y la balanza.
El calibre o también denominado pie de rey, es un instrumento que se utiliza para medir dimensiones de objetos pequeños y dar medidas exactas. En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas.
El calibre moderno, con nonio y lectura de milésimas de pulgada, fue inventado por el norteamericano Joseph R. Brown en 1851. Fue el primer instrumento práctico para efectuar mediciones de precisión que venderse a un precio accesible.
Es un instrumento que posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.
Se denomina dinamómetro o newtómetro a un instrumento utilizado para medir fuerzas. Fue inventado por Isaac Newton y no debe confundirse con la balanza (instrumento utilizado para medir masa), pero se puede compararse con la báscula.
Este instrumento consiste en un cilindro de plástico o metal en el que en su interior hay un muelle con dos ganchos en los extremos. En dicho cilindro están marcadas las unidades de fuerza.
Al colgar pesos en el gancho inferior el cursor del cilindro inferior indica el valor de la fuerza.
El dinamómetro basa su funcionamiento en la ley de Hooke.
También se puede definir como un instrumento de medición utilizado para medir la intensidad de las fuerzas de la atracción y compresión.
Los dinamómetro pueden ser tradicionales o digitales.
El siguiente instrumento de medida a definir es la balanza, un instrumento de medición que nos permite medir masas.
Existen dos tipos de balanzas, las balanzas tradicionales que son palancas de brazos iguales que mediante el establecimiento de un equilibrio entre los pesos nos permite medir masas.
Pero también tenemos las balanzas más modernas que son las digitales y que nos indican la masa con cifras.
La repetivilidad de la balanza no es buena pues al medir muchas veces la misma propiedad en ocasiones no obtenemos el mismo valor.
Por otra parte no es un aparato extremadamente sensible pues con el podemos pesar tanto kg como gramos.
Su precisión es relativa dependiendo de lo que queramos medir. En el caso de que pretendamos saber cuanta mantequilla vamos a echarle a nuestra tarta nos parece un instrumento preciso, sin embargo si pretendemos medir el peso de una pequeña pieza, el que nos indique que tiene una masa de 0.100 g no nos parece lo suficientemente preciso. Por otra parte existen balanzas que sí nos pueden aportar una mayor precisión, pero estas no son las balanzas convencionales que todos conocemos.
Nuestra balanza será veraz siempre que esté colocada a una altura constante pues aun pesando el mismo objeto si lo hacemos en lo alto de las montañas y luego a la altura del mar, aunque la variación de los resultados obtenidos sea pequeña, la habrá.
Podemos concluir que una balanza será más o menos precisa dependiendo del tamaño del objeto que queramos pesar.
Las unidades de medida que utilizamos para la masa es el kg, la del peso es el newton y la del volumen lo medimos en metros cúbicos o en litros.
De estas tres, solo la masa es una magnitud fundamental, el peso y el volumen son magnitudes derivadas.
La ecuación de dimensión del peso es la siguiente:
F = m·kg·s-2
Si tenemos dos esferas metálicas de distintas densidades pero mismo volumen y las pesamos, obtenemos una diferencia de pesos. La esfera plateada pesa 68.5g mientras que la negra pesa 22.5g.
Al suspender sobre un dinamómetro ambas esferas hemos sabido que la plateada pesa 6.06 newtons y la otra 2.02 aproximadamente.
Vamos a llevar a cabo unos cálculos para averiguar la masa de las esferas mediante la aplicación de la ecuación para el peso.
P=mg
Si nos dan el dato de que g = 9,8m/s^2
P= mg
g= 9.8 ms^-2
1 newton = 1 kg x 1m x 1 segundo^-2
0.66 Newtons esfera plateada= 0.66* 1kg.1m/s^2
m = p/g
m= (0.66* 1kg* 1m/s^2) / 9.6m/s^2 = 0.067 kg
0.22 Newtons esfera negra = 0.202*1kg*1m/s^2
m = 0.0202 kg
Si la balanza nos indicaba que la esfera plateada pesaba 68.5 g que son 0.068 kg y según nuestros cálculos pesa 0.067 existe una mínima discrepancia que puede deberse al redondeo de decimales.
Lo mismo ocurre con la esfera negra que según la báscula pesa 22.5 g, es decir, 0.0225 kg y en nuestros cálculos hemos obtenido un resultado de 0.0202 kg por lo tanto aunque mayor que en el caso anterior, la discrepancia es mínima.
El calibre nos indica que cada una de las esferas mide 2,25 cm.
Ahora calcularemos el volumen de ambas esferas:
V=2/3(3.14*r^2*2r)
r = diámetro /2
r= 1.125
Volumen de la esfera plateada: 2/3(3.14*1.125^2*2*1.125)
2/3(3.14*1.26*2.5)
2/3*9.891 = 6.59 cm^3
Volumen de la esfera negra: 2/3(3.14*1.125^2*2*1.125)
2/3(3.14*1.26*2.5)
2/3*9.891 = 6.59 cm^3
Tienen ambas esferas el mismo volumen.
Y a continuación obtendremos la densidad de cada una de ellas a partir de esta fórmula: D = m/v
Densidad de la esfera plateada: 68.5 g/ 6.59 cm^3 = 10.39 g/cm^3
Densidad de la esfera negra: 22.5 g/ 6.59 cm^3 = 3.41 g/cm^3
Según estas densidades la esfera plateada es posible que esté hecha de un material llamado molibdeno que tiene una densidad de 10.22 y la esfera negra puede que esté hecha de bario, una sustancia que tiene una densidad de 3.59.
Según el video la esfera negra tiene en un principio 2.2 newtons de peso (se ha cometido un error, tiene 0.22 newtons) y al sumergirse en agua su peso se reduce a 1.4 newtons (se ha vuelto a cometer un error, su peso sumergido en agua es de 0.14 newtons)
La esfera plateada pesa 0.68 newtons y al sumergirse en agua 0.59.
Ahora vamos a contrastar los resultados obtenidos con las predicciones teóricas:
Si el empuje es equivalente al peso en agua del volumen del objeto y el volumen de las esferas es 6.59 cm^3 :
6.59 cm^3 * 1 g/cm^3 = 6.59 g
P=mg
P = 6.59 g * 9.8m*s^-2 = 64.58 gms^-2
64.58gms^-2 * Nw / (1kg* 1m * s^-2) = 0,06458 kgms^-2 * Nw / (1kg* 1m * s^-2) =0,0646 Nw
0.66 - 0,0646 = 0,5954
0.2- 0.0646 = 0.13
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