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Balanzas ;balanza hidroestatica y balanza analitica octubre 23, 2011

Archivado en: Uncategorized — esperanza96 @ 1:50 pm

Balanza.

La balanza es una palanca de primer género de brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir masas. Al igual que una romana, o una báscula, es un instrumento de medición que permite medir la masa de un objeto.

Para realizar las mediciones se utilizan patrones de masa cuyo grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Al igual que en una romana, pero a diferencia de una báscula o un dinamómetro, los resultados de las mediciones no varían con la magnitud de la aceleración de la gravedad.

El rango de medida y precisión de una balanza puede variar desde varios kilogramos (con precisión de gramos), en balanzas industriales y comerciales; hasta unos gramos (con precisión de miligramos) en balanzas de laboratorio.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/22/Balance.jpg

Historia

Una de las más antiguas representaciones de una balanza: Anubis pesando el corazón en el juicio de Osiris, pintado sobre papiro.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/Balance_%C3%A0_tabac_1850.JPG

La balanza ya aparece representada en el Antiguo Egipto en numerosos bajorrelieves y papiros. En el Libro de los muertos, que data del segundo milenio a. C., aparece la balanza de platillos, colgados de los extremos del brazo, suspendido de un soporte central, para comparar el peso del corazón del difunto, símbolo de sus actos, con el de la pluma de la diosa Maat, símbolo de la Justicia y Orden Universal.

Entre las balanzas que se hallan en el Museo de Nápoles, descubiertas en Pompeya, se observan de cuatro diferentes clases:

  • de dos platillos, con un peso que puede correr por uno de los brazos,
  • de un platillo, pendiendo del brazo de palanca un peso móvil,
  • de ganchos, sin platillos, que se conoce con el nombre de romana. En Roma se popularizó esta balanza. Sus dos brazos tienen distinta longitud y el objeto que se quiere pesar se cuelga del más corto. A lo largo del brazo largo se desliza un peso o pilón, hasta que los brazos quedan en equilibrio. Las marcas situadas en el brazo del pilón indican el peso del objeto. Al utilizar el principio de la palanca, tiene la ventaja que el pilón puede ser de mucho menor masa que el objeto a medir;
  • la balanza para líquidos a modo de cacerola de mango prolongado que hace las veces de brazo de romana.

Las pesas suelen llevar grabado algún número o escala numérica; y están fabricadas generalmente de alguno de los siguientes materiales: bronce, plomo, piedra e incluso barro cocido. Cuando no llevan señal de ninguna clase, denuncian mayor antigüedad pues hasta el imperio de Octavio Augusto no se estableció en Roma ni en sus provincias la magistratura encargada de señalar y vigilar la medida de los pesos, aunque anteriormente algunas pesas sí estuvieron señaladas.

Uso de la balanza

Las balanzas se utilizan para pesar los alimentos que se venden a granel, al peso: carne, pescado, frutas, etc. Con igual finalidad puede utilizarse en los hogares para pesar los alimentos que componen una receta. También se emplean en los laboratorios para pesar pequeñas cantidades de masa de reactivos para realizar análisis químicos o biológicos. Estas balanzas destacan por su gran precisión. Muchas aplicaciones han quedado obsoletas debido a la aparición de las básculas electrónicas.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/V%C3%A1hy_na_v%C3%A1%C5%BEen%C3%AD_t%C4%9Bsta.jpg

Balnaza hidrostatica.

La balanza hidrostática es un modelo de báscula sirve para múltiples funciones. Por un lado, contribuye a la comprobación experimental del Principio de Arquímedes (sobre el cual ampliaremos más adelante) respecto a los cuerpos sumergidos en líquido y, por el otro, ayuda a determinar, también de una forma  experimental, la densidad de los cuerpos sólidos.  El principio en el que basa asegura que “todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta un empuje ascensional igual al peso del fluido desplazado”. Si tenemos que colocarla en un determinado grupo, esta medidora puede ser fácilmente catalogada como “de precisión”, justamente por la exactitud en los resultados finales del pesaje. En cuanto al sistema de operación de la balanza hidrostática, cuenta con una cruz que puede ser elevada a partir del uso de una horquilla y de una cremallera que va a estar mandada por un tornillo. Sus platillos, por otra parte, terminan de manera inferior en un gancho. De uno de ellos puede suspenderse un cilindro hueco elaborado en metal y, seguido a este, otro de igual volumen que la capacidad del anterior, aunque de estructura maciza.

Funcionamiento de la balanza hidrostática

En lo que respecta al funcionamiento de la balanza hidrostática, hay que comenzar por la elevación de la cruz. Para esto hay que accionar el tornillo y añadir en el platillo derecho una serie de pesas que permitan equilibrar la báscula. Posteriormente, se debe acercar un recipiente con agua hacia el platillo del lado izquierdo, hasta que el cilindro de constitución maciza quede sumergido en el líquido de manera completa. Es en ese instante cuando se observará una elevación del platillo izquierdo. Este es un claro indicativo de que ha aparecido una suerte de fuerza ascensional que opera directamente sobre el cilindro. Por último, se debe colocar, con una pipeta, una mayor cantidad de agua al cilindro de estructura hueca, hasta que el mismo quede totalmente lleno de líquido. Entonces lo que se podrá notar es que el equilibrio de la medidora va a restablecerse. Justamente ese hecho es lo que va dar muestra incuestionable del empuje ascensional, que va a ser análogo al peso de una cantidad de fluido (en este caso agua) de igual volumen que el cilindro macizo que fue inmerso en el líquido. Ahora bien, las medidas de la densidad de un líquido y de un sólido no van a ser las
mismas, así como tampoco los medios mediante los cuales las obtendremos. En el primer caso, el de los líquidos, deben emplearse unas masas auxiliares, por lo general de forma esférica, que se encuentran provistas de un gancho destinado a su suspensión en la base inferior de uno de los platillos. En cuanto a la densidad del líquido, ésta proviene de la relación que se produce entre las masas del líquido que será desalojado en el caso de líquido y en el caso del agua, en ese exacto orden. Los datos, por otro lado, van a obtenerse de los pesos de la pieza auxiliar que se encuentra sumergida en el líquido para un caso y en el agua para otro caso.

En la segunda situación, es decir, aquella relacionada con la determinación de las medidas de densidad de un sólido, lo que se va a llevar a cabo es una medición a partir del peso del cuerpo en el aire y del peso de éste sumergido enteramente en el agua. De esta forma, el valor de la densidad se establece como una unión existente entre la masa del cuerpo y la masa del agua que se desaloja, que a su vez se va a determinar en detrimento de los pesos en el aire y en el interior del fluido mismo.

Historia de la balanza hidrostática: principio de Arquímedes

Si hacemos referencia a los orígenes de la balanza hidrostática, debemos mencionar la historia del célebre “Eureka” de Arquímedes. Según se cree, fue en una bañera el lugar donde se le ocurrió la solución al problema que le había planteado un rey. La pregunta de éste había sido la siguiente: ¿Realmente una corona de oro está hecha de oro en su totalidad? Para responderla, Arquímedes midió la cantidad de agua desplazada a través de la corona y la cantidad igual de oro. Lo que descubrió fue que la corona desplazaba mayor cantidad de agua. La gravedad específica resultaba ser menor a la del oro, razón por la cual podía haber sido fácilmente adulterada con otro tipo de material. Justamente de esa prueba propuesta por el rey es de donde se origina el proceso de medición llevado a cabo por una báscula hidrostática.

Manejo de la balanza analítica

Este modelo de balanza es uno de los instrumentos de medida más empleados en los laboratorios, por ejemplo, porque de él van a depender absolutamente todos los resultados de los análisis. Es por eso que este tipo de balanza se caracteriza, justamente, por su alto nivel de precisión, ya que un mínimo error puede
comprometer enormemente el avance de una determinada investigación.

De hecho, una de las medidoras analíticas más modernas puede llegar a ofrecer grados de precisión de la lecturas cercanos a los 0.0001 grs. Recordemos que la masa es la cantidad de materia con la que cuenta un cuerpo o sustancia, que siempre se mantendrá invariable. El peso, por otra, es la medida de la fuerza que la gravedad va a ejercer sobre un determinado cuerpo. Esta sí es variable, porque cambia según la altitud y la latitud terrestre, de ahí que el peso de un objeto no sea siempre el mismo.La masa de un objeto, por su parte, va a ser medida por la comparación de dicho peso con el de una masa que sea conocida. Para que se llegue a un valor de la fuerza de gravedad sumamente constante, las masas entonces tendrán que ser proporcionales a los pesos.

Justamente, la balanza analítica será la encargada de determinar la masa, debido a que la gravedad va a ejercer la misma fuerza sobre las pesas y también sobre el objeto.Por eso es que muchas veces el término peso se va a asociar al de masa, más allá de que equiparar estos conceptos sea totalmente erróneo, como ya hemos determinado.

El manejo de la balanza analítica es bastante complejo debido a que la medidora que nos ocupa tiene una confección o construcción que se encuentra basada en la aplicación de manera práctica de de la palanca, que
se va a encontrar formada por una barra rígida, con un determinado punto de apoyo entre ambas fuerzas producidas.

Por otro lado, la medición del peso de una determinada sustancia o bien de un objeto en la balanza en cuestión se va a producir cuando finalmente se alcance establecer un equilibrio entre las pesas, que son ni más ni menos que las unidades de medida que se toman como referencia de peso. La palanca se encontrará en un estado de equilibrio cuando la suma de sus momentos sea análoga al valor cero.

Componentes de la balanza analítica

Para saber cabalmente cómo es el manejo de esta balanza analítica es precioso conocer todos sus componentes, con sus respectivas funciones.
Uno de los sistemas con el que opera es el denominado “sistema de sostén”. Se trata de un método mediante el cual se pueden sostener todos los objetos de la pesada. Lo componen una serie de elementos cuyo funcionamiento es importante conocer para operar la medidora, éstos son tres: la platina, una serie de
estribos y la columna.
Por otro lado, hay un segundo sistema de manejo de balanza analítica llamado “de equilibrio”. Es un procedimiento sensible que tiene la función de registrar el peso del objeto mediante un método de escalas. El mismo se encuentra compuesto de una cruz y de algunas cuchillas.
Por último, el tercer sistema es el “de escalas”. Tiene la tarea de arrojar el valor de la pesada, pero siempre después de que el sistema de equilibrio registre el peso del objeto. Está constituido por una escala óptica
y por una escala micrométrica. Podemos mencionar un cuarto sistema, el de nivelación, cuya función es la de nivelar la balanza analítica, para que se pueda registrar el resultado de la pesada de manera correcto, con lo cual se evitan errores. Está compuesto de patas tipo tornillo y de una burbuja. Para el manejo de la balanza
analítica es preciso conocer el funcionamiento de sus partes. Por ejemplo, el visor. Es el lugar donde se encuentra la escala óptica y la micrométrica y donde van a producirse todas las lecturas de la pesada. El botón de disparo, por otro parte, tiene que ser pulsado cuando se quieran efectuar el medio disparo, el disparo completo o bien el frenado de la medidora.El botón de cambio, a su vez, tiene que ser pulsado cuando se quieran producir ciertos cambios en la cantidad de la pesada en decenas y centenas de gramo. Con el botón de control es con el cual se podrá ajustar la cantidad de la pesada que está siendo registrado. Asimismo, las patas tornillo van a ser las encargadas de la nivelación de la báscula, por lo cual la burbuja siempre tendrá que estar en la parte céntrica del nivel. Cuando se nos informa que el operador técnico está en una posición de frenado, es cuando la medidora está completamente apagada, es decir, cuando se pueden cambiar los
objetos de pesada sin correr el riesgo de que se registren todos los cambios en las medidas.

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