1.2 medida de magnitudes.

INTRODUCCIÓN AL MÉTODO CIENTÍFICO
3º E.S.O.
1.2 MEDIDA DE MAGNITUDES.
1.2.1 MAGNITUDES.
Para describir al compañero que se sienta a tu lado empleas propiedades, así
dices su altura, su peso, el color de sus ojos y cabellos, su simpatía o su
inteligencia. Algunas de esas propiedades puedes medirlas con ayuda de
aparatos, como la altura o la talla de su camisa, pero otras, como su simpatía
o sentido del humor, son cosas completamente subjetivas y que, por tanto, no
puedes medir. Las propiedades que no puedes medir, y en las que no todo el
mundo estará de acuerdo, no son objeto de la ciencia. Pero aquellas que
puedes medir y en las que coincidirá todo el mundo (la altura, el peso, o la
circunferencia de su cintura) son susceptibles de estudio científico y reciben el
nombre de magnitudes físicas.
Pero no todas las magnitudes son iguales. Por ejemplo, si dices que un coche
tiene un motor de 200 caballos, todos sabremos que se trata de un coche
potente. Si dices que mide 6 metros, se identificará fácilmente como un coche
grande. Son magnitudes escalares, nos basta saber su valor para tener una
idea exacta y precisa del objeto descrito. Si dices que el coche circulaba a 120
km/h, no tenemos una idea exacta, necesitamos saber si circulaba en una
carretera o en una autopista, o si iba en dirección a la ciudad o alejándose de
ella. Se trata de magnitudes vectoriales, porque además de saber su valor, se
precisan otros datos para determinarlas de forma unívoca.
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1.2.2 MEDIDAS DIRECTAS.
Algunas magnitudes físicas se miden directamente con los aparatos de
medida adecuados. Se realizan medidas directas que nos dan el valor de la
magnitud que buscamos.
Existen muchísimos aparatos para realizar medidas
directas. Así los coches tienen velocímetros que nos
indican
la
velocidad
a
la
que
circulan,
cuentarrevoluciones que miden las veces que el
motor realiza su ciclo de ignición, relojes para
Odómetro
determinar el tiempo y termómetros para conocer la
temperatura. En las tiendas, no es raro ver balanzas, para pesar las chacinas;
y en casa, seguro que dispones de un barómetro o un higrómetro que nos
permitan conocer las posibilidades de lluvia o sol. Y en muchos trabajos
existen otros instrumentos para realizar medidas directas: manómetros,
metros, balanzas, odómetros, voltímetros...
En un laboratorio, también se realizan medidas, sobre todo de tres
magnitudes:
a)
Longitud: En el laboratorio se suelen emplear tres
instrumentos para medir la longitud. El más usado es
la regla milimétrica, que permite medir longitudes
grandes con facilidad y precisión de hasta 1 milímetro.
Palmer
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Para longitudes menores de 10 centímetros y precisiones de hasta 0.1
milímetro o menores, se emplea el calibre, que consta de dos barras
metálicas graduadas que se mueven una sobre la otra. Al ajustar el
calibre al objeto que se desea medir, las coincidencias entre las barras
graduadas nos indican la longitud buscada. Cuando se trata de medir
distancias muy pequeñas, como el grosor de un CD o un papel, se
emplea el palmer.
b)
Masa: La masa no es lo mismo que el
peso, porque ésta no varía mientras que
el peso cambia de un lugar a otro. Para
medir la masa se emplean balanzas.
Balanza analítica
Existen muchos tipos de balanzas, según
su tamaño y su precisión, pero todas funcionan siguiendo uno de dos
principios Las más comunes tienen un muelle en su interior, al colocar
en un platillo el objeto que se desea pesar, el muelle cambia
arrastrando una aguja sobre una escala y marca el peso. En otras, el
objeto se sitúa en un platillo y mediante pesas, se consigue que una
aguja marque cero. Las pesas indicarán la masa del objeto. En
laboratorio se suelen utilizar las balanzas analíticas, con una
precisión inferior a 0.1 miligramo. Si no se necesita tanta precisión, se
pueden emplear granatarios o, si las posibilidades económicas son
menores, balanzas ohaus, con pesas que se deslizan en barras para
equilibrar la balanza.
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c)
Volumen:
Cuatro
son
los
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principales
instrumentos para medir el volumen. La probeta
es el menos exacto de ellos, después de las
jarras de plástico. Con mayor precisión están la
pipeta y la bureta, que se emplean cuando se
desea trasvasar una cantidad fija de líquido, su
Pipeta
precisión puede ser de hasta 0.1 mililitro. Cuando se desea una
cantidad de líquido determinada, se emplean matraces aforados. La
probeta consiste en un cilindro alto graduado y con un pie
que permite su estabilidad. Al verter el líquido en su
interior, el nivel que alcanza determina, en la escala de la
probeta, el volumen de líquido que contiene. Para medir el
volumen de un sólido, se vierte en primer lugar un líquido y
Probeta
se determina su volumen. A continuación se introduce el sólido, lo que
hará que el nivel del líquido se incremente. La diferencia entre el
volumen del líquido después y antes de introducir el sólido será el
volumen de éste.
1.2.3 MEDIDAS INDIRECTAS.
Aunque existen muchos aparatos de medida y para muchas magnitudes
distintas, no siempre podemos medir directamente lo que deseamos. Así, la
distancia que separa la Tierra y la Luna no podemos medirla usando un
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metro, ni la capacidad de carga de un camión
podemos conocerla con ayuda de una probeta, ni
es posible conocer, mediante el calibre el tamaño
de un átomo. En todos estos casos y muchos más
no existen aparatos de medida adecuados o no
están a nuestra disposición.
Entonces debemos realizar medidas indirectas. Es
decir, medimos no la magnitud que queremos
conocer, sino otra u otras que, mediante una
fórmula matemática, nos permite calcular lo que
buscamos. Así, la velocidad en una carrera es difícil de determinar, pero
podemos medir fácilmente la distancia recorrida y el tiempo empleado. La
división de ambas medidas será la velocidad.
Otro tanto ocurre cuando queremos medir, por ejemplo, la superficie de un
folio o el volumen de una caja de zapatos. No disponemos de un instrumento
que nos permita medir una superficie, pero con la regla podemos medir tanto
el ancho como el largo del folio y, multiplicando las medidas, obtener su
superficie.
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1.2.4 ACTIVIDADES.
a)
y
Para el aula:
Busca en el diccionario el significado de las siguientes palabras y anótalo
en tu cuaderno. Si en la definición no comprendes alguna palabra, búscala
también y escribe su significado:
) Magnitud
) Medida
) Unidad
) Subjetivo
) Objetivo
y
Indica tres instrumentos de medida que haya en un coche junto a la
magnitud que miden.
y
¿Qué es una medida directa? ¿Y una medida indirecta?
y
Escribe el nombre de tres aparatos que sirvan para medir longitudes.
y
Escribe tres propiedades que no sean magnitudes y tres que sí lo sean.
b)
y
Para casa:
Encuentra en casa todos los instrumentos de medida que haya. Anótalos
en tu cuaderno junto a la magnitud que miden.
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y
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Haz una lista con las características que esperas de tu chica o chico ideal.
Indica cuáles de esas características se corresponden con magnitudes y
cuáles no.
y
A lo largo de una semana, usa la báscula del baño para pesarte antes y
después de comer. ¿Hay diferencia? ¿A qué será debido? Anota los
resultados en tu cuaderno.
y
Con ayuda de una cinta métrica, mide las dimensiones de tu dormitorio.
Haz un croquis del dormitorio y señala en él las medidas realizadas. Repite
lo mismo con las ventanas y puertas que puede haber. A continuación
calcula la superficie de las paredes del dormitorio (recuerda que puertas y
ventanas no forman la pared).
y
En la báscula de la cocina, pesa un vaso vacío y lleno de agua. ¿Qué
cantidad de agua cabe en el vaso? Sabiendo que un litro de agua pesa mil
gramos, ¿cuántos litros de agua caben?
c)
Para el laboratorio:
/ Experiencia 2
Determinación de la masa y el volumen de una canica
Material:
Reactivos:
Calibre
Agua
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Canica
Balanza
Probeta
Vidrio de reloj
Procedimiento:
1) Determinación de la masa con la balanza.
Comprueba que cuando la balanza está en disposición de pesar y sin nada en
el platillo el fiel de la misma marca 0.
Sitúa en el platillo un vidrio de reloj limpio y seco y pésalo. Anota el resultado.
PESO DEL VIDRIO DE RELOJ_______ g.
Deposita ahora la canica en el vidrio de reloj y pesa de nuevo. Anota el
resultado
PESO DEL VIDRIO DE RELOJ + CANICA________g.
Calcula el peso de la canica:
PESO DE LA CANICA_______g.
2) Determinación del diámetro de la canica con el calibre y cálculo de su
volumen.
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Abre el calibre, introduce la canica en la apertura y vuelve a cerrarlo de modo
que sujete bien a la canica y esta no se mueva. La lectura del calibre
corresponde al diámetro de la canica. Anota el resultado
DIÁMETRO DE LA CANICA________ mm
A partir de este dato calcula matemáticamente el volumen de la canica
suponiéndola una esfera perfecta.
VOLUMEN DE LA CANICA________cm3
Lectura del calibre:
El calibre, o pie de rey, es un instrumento
que permite realizar, con una precisión de
0,1 o 0,05 mm, medidas de longitudes en
el exterior, interior o profundidad de
piezas.
Consta de dos escalas, una fija
(graduada en milímetros) y otra que se
desliza sobre esta llamada nonius que es
la que permite establecer las fracciones
de milímetro en la medida.
Para medir se toma como valor entero el correspondiente a la división
inmediatamente anterior al cero del nonius.
El valor decimal corresponde a la división del nonius que coincida con otra de la
escala fija. (Si el nonius tiene 10 divisiones se aprecian valores de un decimal, 0,1,
0,2, 0,3, ... etc. Si el nonius tiene 20 divisiones se aprecian dos decimales 0,05, 0,10,
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0,15, 0,20... etc.)
MEDIDA = 21,50 mm
MEDIDA = 24,05 mm
3) Determinación del volumen de la canica mediante la probeta.
Llena la probeta aproximadamente hasta su mitad
con agua. Determina exactamente el volumen de
líquido que has puesto. Anota el resultado
VOLUMEN DE AGUA EN LA PROBETA________ml
Introduce con cuidado la canica, comprueba que no quedan burbujas de aire
adheridas a la misma (golpea suavemente el fondo de la probeta contra un
paño situado en la mesa si es necesario), y determina el nuevo volumen.
Anota el resultado
VOLUMEN DE AGUA + CANICA_______ml
Calcula el volumen de la canica:
VOLUMEN DE LA CANICA_______ml
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Cuando realices una medida de volumen en el laboratorio
debes fijarte en que la superficie del líquido no es plana sino
que forma una curva llamada menisco. Esta curva será tanto
más acusada cuanto menor sea el diámetro del recipiente.
Precisamente por esto la lectura de un volumen se hace
siempre con los ojos a la altura del nivel del líquido (se
sujeta el aparato de medida por su parte más alta con
los dedos y suspendido de este modo se alza hasta los ojos) y se toma como
línea de medida la tangente a la curva que forma el menisco.
Se cometen fundamentalmente dos tipos de errores, bien por no tomar el nivel
como tangente a la curva del menisco (error de nivel) o bien por no efectuar la
medida con el nivel de líquido a la altura de los ojos (error de paralaje)
Cuestiones:
Dibuja todos los materiales empleados en la experiencia.
y
y ¿Coinciden el volumen calculado a partir del radio con el volumen medido
gracias a la probeta? ¿Cuánta es la diferencia entre ambos? ¿Cuál crees
que será el volumen correcto?
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