Si colgamos distintas masas de un resorte y tiramos de ellas separándolas de su posición de equilibrio, al soltarlas oscilan con distintos periodos.
Medimos los periodos del resorte para distintas masas oscilantes (teniendo en cuenta la masa del portapesas). No importa si estiramos más o menos antes de soltarlas.
A partir de la relación de la masa y del periodo de oscilación podemos hallar la constante del resorte.
Cuelga del resorte diferentes masas conocidas.
Para cada una de ellas realiza la experiencia lanzando el resorte y midiendo el tiempo que emplea en dar 20 oscilaciones completas (desprecia las dos o tres primeras).
Halla el período de una oscilación y registra los datos en una tabla como la siguiente:
Medidas
m (kg)
t (s)
T (s)
T2 (s2)
k (N/m)
D k
1ª
2ª
3ª
4ª
5ª
km=
La dispersión de los datos te indicará cuantas medidas realizar.
Tratamiento de datos 1.- Tratamiento analítico
Determina en cada caso el valor de k aplicando la fórmula:
K = 4 p2 m / T 2
Determina el valor medio de la constante k (media aritmética) y toma km como valor verdadero.
Calcula las desviaciones absolutas ∆k, así como la desviación absoluta media ∆km.
Expresa el resultado de la medida como: km ± ∆km 2.-Tratamiento gráfico
Realiza la gráfica con las indicaciones que dispones:
Partiendo de los datos anteriores representamos T2 en ordenadas frente a la masa en abscisas.
Los puntos obtenidos no caen exactamente sobre una recta, pero nosotros trazaremos una que se aproxime lo más posible a todos ellos logrando que la distancia de todos ellos respecto a esa recta ideal sea la menor posible (mínima). En esto consiste el ajuste de la recta por el método de mínimos cuadrados.
Con este enlace al programa de mínimos cuadrados) puedes hallar la recta que se ajusta a los puntos que obtienes en la práctica. El programa te da la pendiente de la recta.
Pendiente = D T 2 / D m = (4 p2) / k
El valor de la pendiente es "m" en la gráfica que verás en el programa.
Una vez conocida la pendiente, la igualamos a (4 p2) / k y hallamos K.
Al pasar la recta por el medio de los puntos obtenidos se promedian los valores (se halla su media gráficamente).
Un kilo de naranjas, de azúcar o de polvorones, pesa, por definición, lo mismo que el cilindro de platino-iridio guardado bajo varias campanas protectoras y encerrado con tres llaves en el sótano del Pabellón de Breteuil a las afueras de París. Este Prototipo de Kilogramo Internacional (IPK), empleado para calibrar los patrones oficiales de la unidad de masa, anuncia este viernes su jubilación tras 129 años de servicio. En la última sesión de la vigésimosexta Conferencia General de Pesos y Medidas celebrada este viernes en Versalles, los 60 Estados miembros han votado de forma unánime a favor de redefinir el kilogramo: a partir del año que viene, la unidad de masa no será un objeto físico, sino un valor derivado de una constante de la naturaleza. Este cambio no tendrá ninguna implicación en la cesta de la compra ni se notará en el día a día, pero puede ser muy importante en ámbitos científicos como el desarrollo de medicinas.
“Se está haciendo historia de la ciencia. Esto se contará en los libros de texto”, ha dicho José Manuel Bernabé, director del Centro Español de Metrología y delegado de España en la conferencia. Los metrólogos reunidos, expertos en el campo de la medición de magnitudes, llevan años preparando el cambio al Sistema Internacional de Unidades, que incluirá redefiniciones del mol, del kelvin y del amperio para que estas unidades también se basen en constantes universales.
El kilogramo recibe especial atención por ser la última unidad fundamental cuya definición todavía depende de la magnitud de un objeto físico. Y eso es un problema, señalan los científicos, porque el objeto no es inmutable. En el último siglo, la masa del IPK ha fluctuado. Sigue siendo un kilo, ya que por convenio no puede haber incertidumbre en su valor, pero con respecto a la masa de otros patrones del kilo, ha variado por valores de al menos 50 microgramos (millonésimas del gramo). Esto es porque el cilindro se puede ensuciar con partículas del aire y pierde pequeñas cantidades de material cuando se limpia.
“Sentimos, sobre todo, alivio de que la decisión esté tomada”, dice Stuart Davidson, jefe de metrología de masa en el laboratorio físico nacional (NPL) de Reino Unido, uno de los centros más involucrados en la redefinición del kilogramo
Los microgramos no afectan a la compra de fruta o de polvorones, pero sí se deben tener en cuenta durante la síntesis de nuevos fármacos, por ejemplo. En la investigación física, tales fluctuaciones son “intolerables”. Según explica Bernabé, con esta decisión “se están poniendo los cimientos para la nueva ciencia, una con menos incertidumbre para el desarrollo de la tecnología”.
“Sentimos, sobre todo, alivio de que la decisión esté tomada”, dice Stuart Davidson, jefe de metrología de masa en el laboratorio físico nacional (NPL) de Reino Unido, uno de los centros más involucrados en la redefinición del kilogramo. “Hay gente que lleva trabajando en esto toda su vida profesional. Ahora podemos centrarnos en mejorar la tecnología y la precisión de nuestras mediciones”, añade.
Otro incentivo para retirar el IPK ha sido el peligro de que el cilindro resulte dañado o se deforme. El metro, que solía ser la longitud de una barra de platino, ya se redefinió en 1983 precisamente para evitar estos problemas. Al fijar la velocidad de la luz —constante en el vacío— con un valor numérico universal, los metrólogos acordaron llamar al metro “la distancia que viaja la luz en 1/299.792.458 segundos”. Cualquier laboratorio capaz de medir el paso del tiempo con precisión puede calibrar su propia barra de metro.
Revolución en la medición
El valor del kilogramo se derivará de la constante de Planck gracias a una balanza de potencia
Con el kilogramo ocurrirá lo mismo, cuando los cambios aprobados entren en efecto el 20 de mayo de 2019, el aniversario del Tratado del Metro de 1875. "El 20 de mayo de 2019 se vivirá la mayor revolución en la medición desde la Revolución Francesa", aseguró el premio Nobel Bill Phillips desde el escenario. En lugar de la velocidad de la luz, la cifra inmóvil elegida para definir la unidad de masa es la constante de Planck, un valor que describe los paquetes de energía emitidos en forma de radiación. La aprobación de esta definición del kilogramo ha tardado años en llegar porque hasta hace poco no existían los medios tecnológicos para llevarla a la práctica. Ahora, gracias a un aparato llamado la balanza de Watt (a veces balanza de Kibble o balanza de potencia), se pueden calibrar patrones del kilo conocido el valor de la constante de Planck.
