Práctica de física: medición de longitud

Calibrador Vernier: valor de división y lectura

En el nonio común, n divisiones del nonio abarcan n − 1 divisiones de la escala principal, así que valor de división = 1 división de la escala principal − 1 división del nonio = 1 mm / n. Lectura = lectura de la escala principal + división coincidente × valor de división − error de cero. Ejemplo (20 divisiones, 0.05 mm): 21 mm + 9 × 0.05 = 21.45 mm; con error de cero +0.10 mm, la longitud es 21.35 mm. Otro (50 divisiones, 0.02 mm): 3 mm + 22 × 0.02 = 3.44 mm. Para n divisiones del nonio iguales a m de la escala principal y más ejemplos resueltos, vea la guía en inglés “least count of a vernier caliper”.

El error de cero tiene signo. Cierre las puntas: si el cero del nonio queda a la derecha del cero de la escala principal, el error es positivo y se resta; si queda a la izquierda, es negativo, y restarlo suma a la lectura.

El experimento

1. Halle el valor de división y el error de cero.
2. Diámetro exterior de un tubo o cilindro con las puntas de exteriores.
3. Diámetro interior con las puntas de interiores, a lo largo de un diámetro.
4. Profundidad con la varilla de profundidad, el extremo de la regla apoyado en el borde.
5. Repita en distintas posiciones y tome la media.

El experimento de la clase XI (Experimento 1 del NCERT)

El manual de laboratorio NCERT para la clase XI plantea tres tareas con el calibrador Vernier: (i) el diámetro de un cuerpo esférico o cilíndrico pequeño, como la esfera de un péndulo o una canica; (ii) el largo, el ancho y la altura de un bloque rectangular de masa conocida, para hallar su densidad; (iii) el diámetro interno y la profundidad de un vaso, de vidrio o un calorímetro, para hallar su volumen.

El manual llama valor de división a la constante del nonio (VC) y usa tres fórmulas, una para el instrumento y una para cada resultado calculado:

Las tablas de registro usan las mismas columnas de lectura para cada parte: número de serie, lectura de la escala principal M, número de la división coincidente del nonio N, lectura del nonio V = N × VC y el valor medido M + V. Tome varias lecturas (el manual gira el vaso a una segunda posición angular para el diámetro interno), calcule la media y solo entonces aplique la corrección de cero: valor corregido = media de los valores observados − error de cero, con el error de cero y su signo.

Micrómetro de tornillo

Paso 0.5 mm, 50 divisiones del tambor → valor de división 0.01 mm. Lectura = escala fija (hasta 0.5 mm) + divisiones del tambor × 0.01 mm y, donde su guía lo pida, estimada hasta 0.001 mm. Ejemplo: 6.5 mm + 20.3 × 0.01 = 6.703 mm. Compruebe si se ve la línea de medio milímetro de la escala fija. El paso, el error de retroceso y la práctica del diámetro de un alambre están en la guía en inglés “how to read a screw gauge”.

Cifras significativas y unidades

Conserve las cifras que da el instrumento: 10.40 mm de un nonio de 0.02 mm es 1.040 cm, no 1.04 cm. Un nonio de 0.05 mm da lecturas que terminan en 0 o 5 en el segundo decimal; uno de 0.02 mm, en cifra par.

Registro de lecturas repetidas

Registre cada lectura en una tabla con la unidad en el encabezado, el instrumento y su valor de división y el error de cero. Ejemplo, diámetro exterior en tres posiciones con un nonio de 0.02 mm (error de cero 0.00 mm):

Mantenga una cifra extra durante el cálculo; redondee el resultado final como pida su guía, o para que coincida con su incertidumbre (vea el registro de lecturas).

En KELIBRON

El calibrador Vernier del laboratorio tiene 50 divisiones (0.02 mm). Su demostración de error de cero cierra en +0.06 mm y lee 25.04 mm en el eje Ø25: 25.04 − 0.06 = 24.98 mm. La varilla de profundidad y las puntas de interiores se practican en la pieza de barreno ciego.