Universidad Nacional Agraria de La Selva

 

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA Facultad De Recursos Naturales Renovables

Escuela Profesional Ingeniería Forestal

PRACTICA N°1  

ANALISIS EXPERIMENTAL CON VERNIER

Curso : Fisica 1

Profesor : Chiguala Contreras Lincol

Alumnos



Javier Ventura , Ruth Karina ( Forestales )



Pandura Isuiza , Alexis ( Forestales )



Borja Nieto, Sebastian ( Recursos Naturales Renovables ) Echevarria Barreto Demetria ( Forestales )



 

Castañeda Rojas Enrrique ( forestales )

Tingo Maria – Perú – 2020

 

ÍNDICE 1 RESUMEN..................................................................................................................4 2 INTRODUCCIÓN.....................................................................................................5 3 MARCO T TE EÓRICO..................................................................................................6 3.1

HISTORIA............................................................................................................6

3.2

COMPONETES....................................................................................................7

3.3  NÚMERO DE ESCALAS PRINCIPALES EN EL CALIBRADOR DE VERNIER...........................................................................................................................8

3.4

TIPOS ESPECIALES...........................................................................................9

3.5

MÉTODOS CALIBRASIÓN.............................................................................10

3.5.1 3. 5.1

Elem Elemen entos tos n nec ecesa esari rios os para para llaa calib calibrac ració ión: n:..............................................10

3.5.2 3. 5.2

Ac Acon ondi dici cion onam amie iento nto de dell cal calib ibre re::................................................................10

3.5.3 3.5 .3

Acondi Acondicio cionam namien iento to d dee lo loss eleme elementos ntos par paraa la cal calibr ibraci ación: ón:.....................10

3.5.4 3. 5.4

Ve Venta ntajas jas y d desv esven entaj tajas as de los los ca cali libr bres es pi piee de re rey. y...................................10

3.5.5

Desventajas:...............................................................................................11

3.6

INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD Y CONSERVACIÓN..........................11

3.7  NONIO..................................................................  NONIO........................................................................................ ............................... ................. .............. ......11 11 3.7.1 3. 7.1

Pie Pie de re reyy o ver verni nier er en en m mil ilím ímet etro ross (mm) (mm).................................................13

3.7.2 3. 7.2

Pie Pie d dee rrey ey o ver verni nier er en pul pulgad gadas as (i (in) n).......................................................13

 

3.8

MANTENIMIENTO DEL PIE DE REY...........................................................13

3.9

TIPOS DE VERNIER.........................................................................................14

3. 3.9. 9.11

Vern Vernie ierr de inter nteriior.....................................................................................14

3.9.2

Vernier d dee d diivi viso sorr......................................................................................15

3.9.3

Vernier dig digital............................................................................................15

3.9.4

Vernier d dee eesc scaala.......................................................................................15

3.9.5

Vernier d dee aalltu turra.......................................................................................16

3.9.6

Vernier d dee ccaarbur buro....................................................................................16

4 OBJETIVOS.............................................................................................................16 5 DATOS......................................................................................................................16 6 RESULTADOS.........................................................................................................19 7 CONCLUSIONES....................................................................................................21 8 SUGERENCIAS.......................................................................................................21 9 BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................22

 

1

RESUMEN

Muchos son los instrumentos disponibles para realizar mediciones en el laboratorio, cada uno con diferentes características, mecanismos y escalas que aportan mayor exactitud al momento de recopilar datos, teniendo en cuenta que conocer las dimensiones de un cuerpo representa una necesidad si se planea seguir cierto procedimiento con el mismo. en esta oport opo rtun unid idad ad se us usóó el in inst stru rume ment ntoo ve verni rnier, er, pa para ra de dete term rmin inar ar la lass lo long ngit itud udes, es, áreas áreas y volúmenes del cilindro y prisma, con lo se buscó aprender sobre el manejo del vernier  además de la correcta determinación cifras de error. Se puedo encontrar al final los datos necesarios para establecer las longitudes áreas, área de error y volúmenes, volumen de error.

 

2

INTRODUCCIÓN Hemos realizado este trabajo para determinar la utilidad y función del vernier. En el laboratorio de física, como no pudimos realizar nuestras propias medidas en la situación que se encuentra el país actualmente, y el profesor de física nos brindó las medidas de trabajo anteriores del vernier, con eso pudimos completar el cuadro con lo que plantío el  profesor. El acto de medir una longitud consiste en comparar cierta longitud incógnita, con una unidad previamente establecida llamada patrón de medición. El mismo criterio puede utilizarse para cualquier otro tipo de magnitud física, pero por  simplicidad, nos referiremos aquí a la medición de longitudes. Loss pat Lo patron rones es de medi medici ción ón son de ca carác rácte terr con conve venc ncio iona nal, l, y se defin definen en medi median ante te  protocolos muy precisos, aunque claramente reproducibles en laboratorios adecuados. La transferencia de la unidad patrón a cada instancia de medición se realiza mediante los instrumentos de medición. En tal sentido, los instrumentos son intermediarios entre el  patrón y el objeto a medir. El proceso en que se compara el instrumento con el patrón se llama calibración. Luego, un instrumento calibrado está en condiciones de tomar parte en una medición. Un instrumento ideal sería aquel que nos permitiera conocer la medida incógnita con total precisión y exactitud. Pero la practica nos indica que toda medición ésta afectada  por una incerteza llamada” error”. Por tanto, cualquier medición que se realice en el contexto del laboratorio, será completa solo si, además del valor arrojado por los instrumentos, ésta acompañada por la correspondiente estimación del error. La precisión de un instrumento se caracteriza por la pequeñez del error que arroja en sus medicione.

 

3

MARCO TE TEÓRICO El calibre (también denominado vernier, calibrador, cartabón de corredera, pie de metro o pie de rey) es un instrumento de medición, principalmente de diámetros exteriores, interiores y profundidades, utilizado en el ámbito industrial. El vernier es una escala auxiliar que se desliza a lo largo de una escala principal para permitir en ella lecturas fraccionales exactas de la mínima división. Para lograr lo anterior, una escala vernier está graduada en un número de divisiones iguales en la misma longitud que divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma dirección. Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado, delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la colisa de  profundidad). Deben evitarse especialmente esp ecialmente las limaduras, que pueden alojarse entre sus  piezas y provocar daños.

3.1

HISTORIA

El primer instrumento de características similares fue encontrado en un fragmento en la isla del Giglio Giglio,, cerca de la costa italiana italiana,, datado en el siglo VI a. C. Aunque considerado raro, fue usado por griegos griegos y  y romanos romanos.. Durante la Dinastía Han (202 Han (202 a. C.220 d. C.), también se utilizó un instrumento similar en China China,, hecho de bronce, hallado con una inscripción del día, mes y año en que se realizó. Se atribuye al cosmógrafo y matemático portugués Pedro Nunes (1492-1577) Nunes (1492-1577) —que inventó el nonio o nonius — el origen del pie de rey. También se ha llamado pie de rey al vernier, porque hay quien atribuye su invento al geómetra Pierre Vernier  (1580 (15801637), aunque lo que verdaderamente inventó fue la regla de cálculo Vernier, cálculo Vernier, que ha sido confundida con el nonio inventado por Pedro Nunes. Nunes. En castellano se utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala.

 

3.2

COMPONETES

Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro milímetro utilizando  utilizando el nonio. nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones exteriores, interiores y profundidades. Puede  poseer dos escalas: en la imagen, la inferior es milimétrica y la superior en pulgadas.

1. Mor Mordaza dazass para medid medidas as exteri exteriore ores. s. 2. Mor Mordaza dazass para medida medidass interio interiores. res. 3. Son Sonda da para medi medida da de profundi profundidade dades. s. 4. Escal Escalaa con divisiones divisiones en centí centímetros metros y milím milímetros. etros. 5. Escal Escalaa con divisiones divisiones en pulgad pulgadas as y fracciones fracciones de pulgada pulgada 6. Nonio para para la lectura lectura de las fracciones fracciones de milímet milímetros ros en que esté dividid dividido. o. 7. Nonio para para la lectura lectura de las fracciones fracciones de pulgada pulgada en que esté esté dividido. dividido. 8. Bot Botón ón de desli deslizam zamien iento to y freno. freno.

 

3.3  NÚMERO DE ESCALAS PRINCIPALES EN EL CALIBRADOR DE VERNIER  La escala principal está graduada en uno o dos lados, como lo muestra la tabla 1. El calibrador vernier tipo M por lo general tiene graduaciones únicamente en el lado inferior. El tipo CM tiene graduaciones en los lados superior e inferior para medir exteriores e interiores. El tipo M, diseñado para mediciones en milímetros y pulgadas, tiene graduaciones en los lados superior e inferior, de modo que una escala está graduada en milímetros y la otra en pulgadas

Tabla 1. Número de escalas principales en calibradores con Vernier Tipo

Número de escalas

Unidad o tipo de medición

M

1

Pulgadas y milímetros

M

2

Pulgadas y milímetros

CM

2

Medición de exteriores e interiores

 

3.4

TIPOS ESPECIALES

Existen diversas formas de calibres pie de rey en el mercado, mercado, según sea la utilización que se le tenga que dar, las longitudes de las patas y de la regla son especiales y de grandes longitudes, (hasta 2000 mm de regla y 200 mm de patas) en la siguiente lista están Los más habituales:



Con patas en escuadras hacia el interior o hacia el exterior.



Con la pata de la regla escalada cilíndrica cilíndrica..



Con las patas las patas paralelas largas y estrechas estrechas..



Con la pata de la regla escalada desplazable.



Con puntas en la escuadra hacia el exterior.



Para trazar .



Con reloj e indicador de precisión precisión constantes.  constantes.



Con partas terminadas en punta o puntas o  puntas cónicas. cónicas.



Calibre para zurdos. zurdos.



Con la pata la pata de la corredera, girable o inclinable inclinable..



Tornero normal y de patas largas (no el tornero).



Para medición de 3 y 5 labios, labios, que se utiliza para la medición de fresas,, escariadores fresas escariadores,, brocas  brocas y  y ejes de cuñas por cuñas por ejemplo.



Con patas intercambiables.



Para controlar los discos de freno de los vehículos vehículos..



Para perdidas Para  perdidas de ranuras ranuras..



Especiales de medida de profundidad profundidad..

 

3.5

MÉTODOS CALIBRASIÓN

3.5.1 Elementos necesarios para la calibración: 1. Caja Caja de blo bloque quess patro patrones nes 2. An Anil illo loss pat patron rones es o micrómetro de exterior   con con resolución 0.001 (previamente calibrado) 3. Mármol Mármol de  de referencia

3.5.2 Acondicionamiento del calibre: 1. Limpia Limpiarr el calib calibre re correcta correctamen mente. te. 2. Verifi Verificar car qu quee no present presentee gol golpes. pes. 3. Ce Cerr rrar ar las mandíbulas mandíbulas y  y verificar que no permita el pasaje de luz luz entre  entre ellas.

3.5.3 Acondicionamiento de los elementos para la calibración: 1. Limpiar   los los bloques para que no queden rastros de gratitud (la gratitud de las manos suele traer inconvenientes para el “pegado” de las galgas galgas una  una con otras). 2. Verificar Verificar qu quee los los el element ementos os no present presenten en golpes o fisuras fisuras.. 3. Co Cont ntar ar ccon on llos os certificados actualizados certificados actualizados de las calibraciones de las galgas, galgas, los anillos anillos y  y el *micrómetro (* = en caso de necesitarlo). Recordar que cada elemento debe estar perfectamente identificado.

3.5.4 Ventajas y desventajas de los calibres pie de rey. 

De uso fácil y rápido



De diversas formas y tamaños para cualquier necesidad



Fácil de trasladar 



Los calibres mecánicos mecánicos presentan  presentan buena durabilidad (resistentes frente a golpes y desgaste)



Muy recomendable en relación precio relación precio--calidad. calidad.

 

3.5.5 Desventajas: 

Inferior en rendimiento frente a un micrómetro. Esto se debe a “La máxima



exactitud puede obtenerse únicamente cuando el eje del instrumento está alineado con el eje de la pieza que está siendo medida” Ernst Abbe (1890).

3.6



Requiere de elementos costosos para su calibración.

 

Los calibres digitales digitales tienen  tienen menor durabilidad (por golpes o por ser mojados con alguna sustancia sustancia). ). INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD Y CONSERVACIÓN

Una vez utilizado el pie de rey se l impiará con un trapo o una gamuza hasta gamuza hasta quitar   el tacto de las manos manos.. Cuando se estime que el instrumento va a estar un largo período de tiempo sin  usar, se recubrirá con una ligera capa de vaselina vaselina neutra.  neutra. El calibre pie de rey deberá guardarse en su correspondiente estuche individual estuche individual cerrado. A su  vez deberá protegerse conservándolo en vitrinas cerradas vitrinas cerradas o en armarios de armarios de talleres según talleres según  proceda. Paralelamente al mantenimiento mantenimiento que  que se realiza con el uso del instrumento, debe efectuarse una revisión a fondo en el momento que el pie de rey se envía a la calibración  periódica. Esta operación se hace por po r personal calificado de Metrología y Metrología y comprende el desmontaje de los componentes del pie de rey, revisión, limpieza limpieza y  y puesta a punto del instrumento.

 

3.7  NONIO El nonio es la parte fundamental del calibre al permitirnos medir con precisión una longitud (exterior, interior o de profundidad). Sin el nonio sería una simple regla graduada.. graduada El sistema consiste en una regla sobre la que se han grabado una serie de divisiones según el sistema de unidades empleado (milímetros), y una corredera o carro móvil móvil con  con una marca o fiel o punto de referencia (identificado con un 0) que se mueve a lo largo de la regla. Dada una escala de medida (milímetros y centímetros), podemos apreciar hasta su unidad de división más pequeña (el milímetro), siendo esta la apreciación con la que se  puede dar la medición; es fácil percatarse que qu e entre una división y la siguiente hay más medidas, que unas veces esta más próxima a la primera de ellas y otras a la siguiente. Para poder apreciar los distintos valores entre dos divisiones consecutivas (entre un milímetro y el siguiente), se desarrolló una segunda escala que se denomina nonio o vernier, grabada sobre la corredera y cuyo punto cero es el fiel o punto de referencia, hay que tener en cuenta que el nonio o vernier es esta segunda escala, no el instrumento de medida o el tipo de medida a realizar, tanto si es una medición lineal lineal,, angular, o de otra naturaleza naturaleza,, y sea cual fuere la unidad de medida. Está claro que si empleamos una regla para hacer una medida, sólo podemos apreciar hasta la división más pequeña de esta regla (un milímetro); si además disponemos de una segunda escala, llamada nonio o vernier, podemos distinguir valores más pequeños. El nonio o escala vernier toma un fragmento de la regla, en el sistema decimal un múltiplo de diez menos uno, 9, 19..., y lo divide en un número más de divisiones 10, 20,..., en la figura tomamos 9 divisiones de la regla y la dividimos en diez partes iguales, es el

 

caso más sencillo, de tal modo que cada una de estas divisiones sea de 0,9 unidades de la regla. Esto hace que si la división cero del nonio coincide con la división cero de la regla, la distancia entre la primera división de la regla y la primera del nonio sea de 0,1; que entre la segunda división de la regla y la segunda del nonio haya una diferencia de 0,2; y así, sucesivamente, de forma que entre la décima división de la regla y la décima del nonio haya 1,0, es decir: la décima división del nonio coincide con la novena de la regla, según se ha dicho en la forma de construcción construcción del  del nonio. Esto hace que en todos los casos en los que el punto 0 del nonio coincide con una división de la regla el punto diez del nonio también lo hace.

3.7.1 Pie de rey o vernier en milímetros (mm) En la siguiente imagen se puede observar la pata móvil desplazada 2.4 centímetros (se considera como referencia el 0 del nonio), ahora se procede a utilizar el nonio para obtener las centésima.

3.7.2 Pie de rey o vernier en pulgadas (in) Para este caso tenemos dividida la regla principal en 16 secciones que completan una  pulgada, tomando en cuenta como referencia el número 0 del nonio podemos observar que la siguiente figura corresponde a 0.9 in, pero para el caso de pulgadas vamos a considerarlo como 15/16. Las mediciones con números decimales se consideran en fracción, por ejemplo, si la pata móvil se desplaza 3 pulgadas más una sección entre 3 y 4 pulgadas, se deberá considerar 3 in + (x)/16, dónde x representa un número entre 1 a 15 dependiendo de las visiones del vernier.

 

3.8

MANTENIMIENTO DEL PIE DE REY

Debido a que es una herramienta que se utiliza en condiciones ambientales hostiles y al tener una estructura simple de fabricación se tiende a descuidar del correcto mantenimiento. Por esta razón, para obtener un mejor rendimiento de estos instrumentos de medición es necesario contar con reglas estandarizadas para un control de su mantenimiento. Para el almacenamiento del vernier se recomienda que no esté expuesto al polvo, alta humedad o fluctuaciones extremas de temperatura. Es recomendable aplicar líquidos antioxidantes al cursor y a las caras de medición si la herramienta no se va a utilizar durante algún tiempo, también se recomienda revisar una vez cada mes para verificar si se encuentra en buenas condiciones. Si se trabaja con sustancias químicas es recomendable evitar la entrada de vapores como ácido sulfúrico o ácido hidroclorhídrico al lugar en que se encuentra almacenado. Los calibradores deberán están colocados de modo que el brazo principal no se flexione y evitar que el vernier resulte dañado.

3.9

TIPOS DE VERNIER

3.9.1 Vernier de interior Una pinza interior es una herramienta de medición usada para medir el tamaño interno de algún objeto. Esta se logra ajustar manualmente con el tornillo. A diferencia de los calibradores internos, también podemos encontrar los de calibres exteriores y son utilizados para medir el tamaño exterior de algún objeto. Esta herramienta puede suministrar un alto nivel de exactitud. Funciona de forma similar

 

como dentro de la pinza usando o no los tornillos. Este tipo de medidores habitualmente está elaborado de acero con alto contenido de carbono.

3.9.2 Vernier de divisor Este es otro de los tipos de calibradores más utilizados en la industria mecánica, un calibrador divisor o también conocido como de brújula es un calibrador que se utiliza para marcar ubicaciones exactas, es una herramienta precisa y confiable para el mundo tecnológico.

3.9.3 Vernier digital También conocido como calibrador Oddleg es un tipo de pinza que se usa para dibujar las líneas en una distancia constituida del borde de una pieza de trabajo. Este tipo de vernier refleja los cálculos de forma digital a través de una pantalla de vidrio líquido. Esto se logra gracias a un legislador interno que detecta cualquier desplazamiento. Es una de las herramientas más costosa, pero logra agiliza cualquier trabajo y sin el mayor esfuerzo. Hoy en día se ha convertido en el vernier más utilizado en el mundo, aunque algunos científicos e ingenieros no le agrada este tipo de herramienta ya que suele dañarse con facilidad.

3.9.4 Vernier de escala La báscula de Vernier es una herramienta de medición que logra medir con una gran exactitud. La escala Vernier es utilizada en la navegación, por diversos maquinistas, científicos e ingenieros. El nombre antiguo de este tipo de calibrador de vernier es el  NONIO que era muy utilizado en el siglo XVIII. Uno de los usos primordiales de la escala de vernier es la correcta medición de diámetros externos, internos y las profundidades de cualquier objeto. Lograr medir con la escala escala de nonio, el operador debe primero leer la escala fija para luego leer la escala más delgada

 

 para así obtener un resultado de medición más exacto. Este logra mostrar unos resultados resu ltados con la exactitud de hasta dos decimales. Cosa que otros tipos de vernier no hacen. Una de las primordiales razones por las que las balanzas de nonio trabajan tan bien se debe a su capacidad de detectar cuál las líneas más así estén alineada o no. Esta destreza logra incluso mejorar la práctica de la medición. La escala de Vernier posee más ventajas comparada con otros dispositivos de medición.

3.9.5 Vernier de altura Este tipo de vernier dispone de una columna vital que se logra graduar en milímetros o centímetros. Esta es utiliza para ejecutar trazados en fragmentos.

3.9.6 Vernier de carburo Este es un conocido tipo de vernier usado especialmente para obtener mediciones sobre objetos ásperos. Se denomina de carburo porque su punta está elaborada con ese elemento, eso le permite aumentar su firmeza de abrasión.

4

OBJETIVOS 

Comprender la naturaleza física de las mediciones directas e indirectas



Calcular los valores reales, medidas y errores de las dimensiones, áreas y volúmenes de 6 cuerpos geométricos 

 

5

DATOS

 

Análisis Experimental del Vernier  Instrumento

∆L

 

vernier

0.05 mm

CUERPO A Altura

56.55mm

Lado A

9.74mm

Lado B

11.85mm

CUERPO B Altura

60.35mm

Lado A

11.71mm

Lado B

14.58mm

CUERPO C Altura

43.65mm

Lado A

11.65mm

Lado B

15.12mm

 

CUERPO D Altura

41.32mm

Lado A

10.18mm

Lado B

6.95mm

CUERPO DEL CILINDRO Altura

35.85mm

Diámetro

12.27mm

 

6

RESULTADOS

Cuerpo s

Longitud(mm )

Área(mm2 )

Error Área(mm2)

Volumen (mm3)

Error de volumen(mm3)

1

x= 11.85 +y=4.74 +z= 56.55 +-

2672.667

+-15.628

10,3825235

+ - 66816675

2

X= 14.58 Y=11.71 Z=60.35

3514.668

+-17.328

10,3036641

87.866665

3

X=15.12 Y=11.65 Z=43.65

2689.318

+-14.084

7,6888602

+ - 67232925

4

X=6.95 Y=10.18 Z=41.32

1557.126

+- 05645

2,92343132

+- 3892813

5

38.547432

118.244248

4,23905629

 

7

CONCLUSIONES 

Se aprendió a reconocer sus partes de cada uno de los dos instrumentos mencionados mediante ellos el uso respectivo.



Al concluir adquirimos mayor destreza en el manejo de los instrumentos, para así realizar las medidas exactas, hicimos la lectura correspondiente para estar  preparados al momento que tengamos que trabajar en la práctica.

8

SUGERENCIAS 

Se sugiere mantener en calidad los instrumentos en general ya que debemos ser conscientes que otros alumnos también tendrán que estudiarlas.



La cantidad de instrumentos que posee el laboratorio de física, no son suficiente  para todos.



Se sugiere mantener calibrado los instrumentos.

 

9

BIBLIOGRAFÍA 

Farias ,D . 2009, 12 de octubre . toma datos y tratamiento de errores



Velázquez. D . 2012 de noviembre . tratamiento de errores



Ing. Rodríguez Oscar Fernando ; maquinas , métodos y control dimensional del  procesamiento , pag 1,6,9,10 .