Vernier y Micrómetro 1
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Beraun Jaime Brayan , Rupay Eugenio J. Alejandro , Vargas Saldaña Ricardo , Namoc Rodriguez A
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1. Facultad de Ingeniería Informática y Sistemas
INTRODUCCIÓN En metrología existen diversos instrumentos de medición entre los que se encuentran el Vernier y el micrómetro, que son algunos de los más utilizados, ya que brindan resultados de mediciones pequeñas, la siguiente experiencia de laboratorio tiene como objetivo asumir destrezas en el uso de vernier y micrómetro para ello seguiremos paso a paso las instrucciones que nos indiquen, estimar el diámetro de una moneda haciendo uso del vernier, medir el espesor de una hoja de papel utilizando el micrómetro y familiarizarse con la teoría de errores.
REVISIÓN DE LITERATURA Vernier El vernier es un instrumento de medida que permite leer con bastante precisión utilizando un conjunto de escalas. Utiliza una escala principal y otra escala secundaria la cual muestra un conjunto de líneas entre dos marcas. El Vernier se utilizaba mayormente como instrumento de navegación, instrumento científico y como instrumento para realizar medidas de precisión. [1] También es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgada. [1]
Figura1: Partes del vernier [2]
Aplicaciones del vernier Las principales aplicaciones de un vernier estándar son comúnmente: medición de exteriores, de interiores, de profundidades y en algunos calibradores dependiendo del diseño medición de escalonamiento. La exactitud de un calibrador vernier se debe principalmente a la exactitud de la graduación de sus escalas, el diseño de las guías del cursor, el paralelismo y perpendicularidad de sus palpadores, la mano de obra y la tecnología en su proceso de fabricación. Normalmente los calibradores vernier tienen un acabado en cromo satinado el cual elimina los reflejos, se construyen en acero inoxidable con lo que se reduce la corrosión o bien en acero al carbono, la dureza de las superficies de los palpadores oscila entre 550 y 700 vickers dependiendo del material usado y de lo que establezcan las normas.[3]
Micrómetro El micrómetro (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir con alta precisión del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra) las dimensiones de un objeto. Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar. (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc. [3]
Figura2: Partes del micrómetro. [4]
Como leer el micrómetro (sistema inglés) Si tuviéramos un micrómetro, un ejemplo seria: los dígitos 1, 2 y 3 sobre la línea de revolución representan .100, .200 y .300 pulgadas respectivamente. Una vuelta del manguito representa un movimiento exactamente de 0.25 pulgada, a lo largo de la escala, el extremo cónico del manguito está graduado en veinticincoavos (1/25); por lo tanto una graduación del movimiento del manguito a lo largo de la escala graduada equivale a .001 pulgada. [3] Como leer el micrómetro (sistema métrico) La línea de revolución sobre la escala, está graduada en milímetros, cada pequeña marca abajo de la línea de revolución indica el intermedio 0.5 mm entre cada graduación sobre la línea. Un micrómetro con rango de medición de 0 a 25 mm, tiene como su graduación más baja el 0.Una vuelta del manguito representa un movimiento de exactamente 0.5 mm a lo largo de la escala, la periferia del extremo cónico del manguito, está graduada en cincuentavos (1/50); con un movimiento del manguito a lo largo de la escala, una graduación equivale a 0.01 mm.[3]
Teoría de errores La teoría de errores es una ciencia fundamental para todas las materias donde se manejan y analizan grandes volúmenes de datos provenientes de observaciones directas o mediciones realizadas en laboratorio o trabajos de campo, tales como los que se desarrollan en topografía, geodesia, física, química y sobre todo estadística. Esta ciencia, parte de la estadística, fue desarrollada por el matemático alemán Karl Friedrich Gauss a partir de sus estudios algebraicos y complementada luego por el inglés Sir Isaac Newton quien aplica su teoría del análisis matemático a la estadística y más tarde por el francés Pierre Simón Laplace quien con su teoría de las probabilidades le da a la estadística y la teoría de errores carácter de ciencia. [5] Error de medida Es la diferencia entre el valor obtenido, al utilizar un equipo, y el valor verdadero de la magnitud medida. [6] Valor Verdadero Es el valor ideal que se obtendría al utilizar equipos de medición perfectos, por lo que se deduce que este valor, no puede ser obtenido en la práctica. Sin embargo se le considera existente con un error ∆x.[6]
̅ ………..……………………… ............ (1) D e la formula (1) se entiende que “x” esta entre ̅ y motivo se considera que “x” se encuentra en un intervalo.[6]
̅ . Por tal
̅ ̅ ………….....…………… .…… (2) Valor Medio o Valor promedio Como su nombre indica es un promedio aritmético, o media aritmética, de un conjunto de medidas realizadas a una determinada magnitud física.[6]
(∑ ) …………………..……………... (3) Error sistemático Es el error que posee todo instrumento, debido a que tiene una lectura mínima. [6]
………………….…………… (4)
Error estadístico Este error es el que se genera al realizar dos o más mediciones de una magnitud física. El Error estadístico se puede calcular al igual que la desviación estándar. [6]
……..……………………..… (5)
Error relativo Este error resulta del cociente entre el error efectivo y el valor medio. [6] …………………………………….… . (6)
MATERIALES Y MÉTODOS El docente encargado nos dio a conocer como utilizar y cuáles son los procedimientos que se realizará en la práctica con los siguientes instrumentos que son: El Vernier y el Micrómetro Seguidamente se toma el Vernier y una moneda, se procede a tomar apuntes los datos que marca en vernier, colocando de diferentes maneras la moneda de s/ 1.00 hasta obtener 5 datos. Luego se toma el Micrómetro y una hoja de papel, colocando primero el papel sin doblar y se toma medida lo que indique el instrumento, luego se dobla el papel en dos y nuevamente se toma nota y así sucesivamente hasta q la hoja se doble 5 veces, para así lograr los 5 datos necesarios.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN A partir del diseño experimental, habiendo utilizado el Vernier se lograron obtener los siguientes datos en la tabla 1. n e(mm) 1 25.4 2 25.5 3 25.5 4 25.3 5 25.4 Tabla 1: Datos experimentales obtenidos con el instrumentó de vernier de una moneda de s/ 1.00. Promedio de medición e=(25.4+25.5+25.5+25.3+25.4)/5 e=25.42
√ ( ( ) ( ) ( ) ( ) ) ( ) ) α = -0.083 v=25.42±∆% v=(0.0025/25.42)*100 v=0.3304
En la tabla 2, se muestra los datos obtenidos en el experimento. φ(mm) n 1 0.7 2 0.75 3 0.76 4 0.73 5 0.74 Tabla 2, Datos experimentales obtenidos con el instrumentó de micrómetro de una hoja dobladas 5 veces.
Promedio de medición Φ= (0.7+0.75+0.76+0.73+0.74)/5 Φ=3.68
√ ( ( ) ( ) ( ) ( ) ) ( ) ) α = 3.29 v=3.68±∆% v=(3.29/3.68)*100 v=91.38
De acuerdo a los resultados que obtuvimos en la práctica con el instrumento del vernier, se logró hallar el diámetro de la moneda usada siendo el resultado 25.42, también se logró obtener con ayuda el programa CurveExpert profesional 2.0.4 el error estándar que es igual a 3.5527. De acuerdo a los resultados que obtuvimos en la práctica con el instrumento del micrómetro, se logró hallar el diámetro del papel usado, siendo el resultado 3.68, también se logró obtener con ayuda el programa CurveExpert profesional 2.0.4 el error estándar que es igual a 7.85
CONCLUSIONES Concluimos diciendo que hemos aprendido el funcionamiento de los instrumentos tanto del vernier como del micrómetro para realizar esta práctica, y como también aprendimos a relacionarnos con él la teoría de errores, ya que son muy importantes porque nos ayuda a llegar a una respuesta más precisa. Llegamos a concluir q el diámetro de la moneda tomada en la práctica es 25.42 y el espesor del papel tomado en la práctica es 3.68.
AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a la universidad nacional agraria de la selva por las facilidades y el apoyo del docente del curso de Física I para le realización del presente trabajo experimental.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] http://es.scribd.com/doc/136560349/Informe-Fisica-I-Vernier-Micrometro , Descargado 23/06/2014 [2] http://2.bp.blogspot.com/-9PlV2FQV2w/Tm7jevChexI/AAAAAAAAAAo/cZuJ5fC8CLM/s1600/00001.JPG , Descargado 23/06/2014 [3] http://fisica-ambiental03.blogspot.com/2011/09/informe-de-laboratorio-01.html Descargado 23/06/2014 [4] http://www.sapiensman.com/matematicas/matematicas13.htm , Descargado 23/06/2014 [5] http://html.rincondelvago.com/teoria-de-errores.html , Descargado 23/06/2014 [6] http://www.monografias.com/trabajos84/teoria-errores/teoria-errores.shtml, Descargado 24/06/2014