Masa, volumen y densidad

	LABORATORIO DE FÍSICA Y QUÍMICA
	MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD	Pág. de

1. OBJETIVO.

Experimentar la medición de masas y volúmenes por diversos métodos aprendiendo a utilizar los instrumentos d medición. Calcular densidades de varios materiales.

2. MATERIALES.

• 
  Objetos regulares de distinto material (cilindros, monedas, tapones…)
  
• 
  1 objeto irregular.
  
• 
  Una muestra de líquido problema.
  
• 
  Dinamómetro y soporte de sujeción.
  
• 
  Balanza y pesas.
  
• 
  Probeta y vaso de precipitados.
  
• 
  Regla y pie de rey.
  

3. MÉTODO.

A) MEDIDA DE MASAS.

En la práctica se deben determinar las masas de los diferentes cuerpos indicados en el apartado anterior utilizando por un lado la balanza de dos platillos y por otro el dinamómetro.

Cada una de las medidas realizadas en cada objeto será repetida tres veces por cada método para minimizar los errores experimentales que se pudiesen producir.

Las medidas realizadas serán recogidas en tablas como la que a continuación se muestra como ejemplo:

CILINDRO 1	Medida 1	Medida 2	Medida 3	Valor medio
Masa medida con dinamómetro
Masa medida con balanza

Los resultados de las medidas de los diferentes objetos, serán expresados en las unidades adecuadas.

USO DE LOS INSTRUMENTOS DE PESADA

1. DINAMÓMETRO

El dinamómetro es un instrumento de medida utilizado para medir fuerzas, pero también puede ser utilizado para determinar masas como veremos en esta práctica. Se trata de un aparato construido con un muelle el cual se alarga en mayor o menor medida según el valor de la masa del objeto medido. El aumento de la elongación del muelle es directamente proporcional a la masa del objeto medido. El valor registrado por el dinamómetro viene dado en unidades de Newtons, las cuales son unidades de fuerza. Para convertir el valor de Newtons a Kilogramos, debemos dividir el valor en Newtons entre 9,8. (RECUERDA: F=m·a siendo aquí a= 9.8 m/s²)

Los pasos que se deben seguir para realizar pesadas con el dinamómetro son:

1. 
   Colocar el dinamómetro colgando del soporte
   
2. 
   Colocar el objeto del que se desea obtener la masa colgado del gancho inferior del dinamómetro.
   
3. 
   Leer el resultado obtenido en el dinamómetro el cual nos vendrá en Newtons.
   
4. 
   La medida definitiva será el resultado de la división de la lectura del dinamómetro entre 9,8 obteniendo el resultado en Kg.
   

Ejemplo: 0,5 Newton 0,5  9,8 = 0,051 Kg = 51 g

b) BALANZA DE DOS PLATILLOS

La balanza de dos platillos es un instrumento para medir masas de objetos que está formado esencialmente por dos platos en los que se pueden depositar objetos, de manera que cuando la masa de ambos platos es la misma, la balanza está equilibrada, pero cuando la masa de ambos platos es diferente, la balanza esta desequilibrada. Para determinar masas lo que se hace es colocar el objeto cuya masa se quiere obtener en un plato y en el otro se colocan las pesas necesarias para conseguir equilibrar la balanza. La suma de las masas de las diferentes pesas necesarias para equilibrar la balanza será el peso de la masa del objeto a determinar.
Los pasos que se deben seguir para realizar pesadas con la balanza de dos platos son:

1. 
   Colocar los platos en el aire accionando la palanca.
   
2. 
   Colocar la masa del objeto a medir en uno de los platos.
   
3. 
   Ir colocando diferentes pesas en el otro plato hasta conseguir que la suma de las masas de las pesas sea igual a la masa del objeto que se pretende determinar. El procedimiento que se debe seguir es ir poniendo las diferentes masas de mayor a menor hasta ir ajustando la masa total con las pesas de cada vez menor medida
   
4. 
   Sumar las masas de las pesas lo cual nos dará la masa total del objeto medido.
   

Ejemplo: 10 g + 2 g + 0,50 g + 0,20 g = 12,70 g

A la hora de pesar con la balanza de dos platillos es necesario tener en cuenta una serie de normas:

1. 
   Las balanzas deben estar bien niveladas.
   
2. 
   Antes de pesar hay que asegurarse de que la balanza está equilibrada.
   
3. 
   Debe mantenerse la balanza, sobre todo los platillos, perfectamente limpia.
   
4. 
   No sobrecargar nunca la balanza
   
5. 
   Manejar siempre las pesas con las pinzas destinadas a este fin. La humedad y la grasa de los dedos puede modificar su masa.
   
6. 
   Disparar y fijar la balanza con suavidad
   
7. 
   No colocar ni retirar ningún objeto ni las pesas con la balanza disparada.
   
8. 
   Fijar la balanza en el momento en que el fiel pasa por el centro de la escala.
   

B) MEDIDA DE VOLÚMENES.

En la práctica se deben determinar los volúmenes de los diferentes cuerpos indicados en el apartado anterior mediante dos métodos diferentes. El primero será determinando el aumento de volumen de agua que origina el objeto sumergido en agua en el interior de una probeta. El segundo será utilizando el cálculo matemático de volúmenes de figuras geométricas.

Los resultados obtenidos para cada objeto se reflejarán en tablas similares a la siguiente:

CILINDRO
	Medida 1 V = Vf - V0	Medida 2 V = Vf - V0	Medida 3 V = Vf - V0	Valor medio
Volumen (método inmersión)
Volumen (método matemático)	Medida 1	Medida 2	Medida 3	Valor medio
Fórmula matemática:

1. 
   MÉTODO POR INMERSIÓN
   

El método por inmersión para determinar el volumen de un objeto está fundamentado en el principio conocido como “Principio de Arquímedes” que enuncia que un cuerpo sumergido en un líquido desaloja una cantidad de líquido igual al volumen del cuerpo sumergido. Por lo tanto al sumergir en agua un objeto se podrá comprobar un aumento del volumen en la probeta que será igual al volumen del objeto.

Los pasos a seguir serán los siguientes:
1º Llenaremos con agua un recipiente auxiliar a la probeta (vaso de precipitados o cristalizador) de manera que reutilizaremos el agua.

2º Traspasaremos parte del agua del recipiente auxiliar a la probeta dejando el nivel del agua enrasado a un determinado volumen que anotaremos.

3ºA continuación introduciremos el objeto cuyo volumen vamos a medir en el recipiente y anotaremos el nuevo valor de volumen observado en la probeta que será mayor al anterior.

4º Calculamos el volumen del objeto como la diferencia entre volumen final menos el volumen inicial.

5º Repetiremos el procedimiento de determinación del volumen 3 veces para cada objeto obteniendo el valor medio.

6º El valor medido se obtendrá en mililitros, unidad que coincide con cm³.

Ejemplo: 50 ml = 50 cm³.
NOTA: Hay que tener mucha precaución al utilizar el material de vidrio, ya que éste es un material frágil que se puede romper al manipularlo con el consiguiente peligro de poder cortarnos.

2. 
   MÉTODO DEL CÁLCULO MATEMÁTICO
   

En este método realizaremos el cálculo de los volúmenes de los diferentes objetos utilizando las diferentes fórmulas matemáticas que se necesiten.
Como el volumen es una magnitud derivada de la longitud, necesitarás realizar medidas de longitud. Si el tamaño y la forma del objeto lo permite, podrás realizar la medición con un simple regla. En caso contrario necesitarás utilizar un nonius, calibre o pie de rey, cuya utilización se describe a continuación:

USO DEL CALIBRE

Los pasos que se deben seguir para realizar medidas con un calibre son:

1. 
   Colocar y ajustar entre las patillas fija y móvil el objeto que se desea medir.
   
2. 
   Buscar el cero del nonius (pequeña regla que se desplaza con la patilla móvil) y leer los centímetros en la regla principal. Se debe anotar la división entera que aparece a la izquierda del cero del nonius en centímetros
   
3. 
   Localizar la línea del nonius que coincide exactamente con otra línea de la regla principal y se cuenta, en el nonius, el número de divisiones que hay desde la izquierda hasta la línea que coincide y la multiplicaremos por 0.05.
   
4. 
   La medida definitiva será la suma de la cifra entera obtenida en centímetros en la regla principal más el producto del número de divisiones multiplicado por 0.05
   

Medida definitiva = cifra entera regla principal (cm) + (división en el nonius  0.05)

Ejemplo: 2 cm + ( 7 divisiones  0.05) = 2.35 cm

C)CÁLCULO DE DENSIDADES.

Dado que ya conocemos la masa y el volumen de los distintos objetos, calcula la densidad de éstos en un atabla similar a ésta:

Objeto	mdinam.	mbal	mmedia	Vmate	Vdesp	Vmedio	dmedia

4. ACTIVIDADES.

1. 
   ¿ Qué consecuencias puede traer el no mantener la balanza limpia?
   
2. 
   ¿Por qué deben manejarse las pesas con las pinzas?
   
3. 
   Al pesar nos encontramos que, cuando en el platillo derecho colocamos pesas por valor de 2,50 g, la cruz se inclina hacia la derecha, al añadir una pesa de 0,20 g, la cruz se inclina hacia la izquierda. ¿Qué quiere decir esto?
   
4. 
   ¿Cómo se determinará el volumen de un cuerpo irregular que flote en el agua?
   
5. 
   ¿Crees que es importante la posición desde la que miramos la lectura en la probeta?
   

RECUERDA COMENTAR EN EL APARTADO DE CONCLUSIONES DEL INFORME LAS POSIBLES DESVIACIONES DE RESULTADOS.