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Uso della bilancia di precisione

fisica


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Uso della bilancia di precisione

Mercoledì 15 Ottobre alle h. 9:00 ci siamo recati al laboratorio di fisica per stabilire con una bilancia la massa (e successivamente calcolare il volume e la densità) di alcuni oggetti a noi assegnati:

-Un cubo d'ottone;

-Un cubo di alluminio;

-Un cilindro di alluminio;

-Un cilindro di plastica;

-Un cilindro di rame;

-Una lastra di piombo.

A nostra disposizione erano una bilancia di precisione a due bracci corredata di massiera da 200 g e gli strumenti sopraelencati da misurare.

La bilancia è formata da un piano fisso d'appoggio (1) sul quale sta un dispositivo di blocco (2) che serve a bloccare o sbloccare la bilancia permettendo ai bracci di oscillare o no. Il dispositivo di blocco è situato alla base della torretta (3), un'asta fissa che t 252e49c ermina con un dispositivo a coda di rondine (4) sul quale poggiano i due coltelli (5), facenti parte del giogo (6) alle cui estremità stanno due viti che lo tarano (7) e reggenti i porta piattelli (8) e i piattelli (9).



Alla base della torretta, sopra il dispositivo di blocco, vi è anche una scala (10) suddivisa in tacche ciascuna delle quali è equivalente, lo abbiamo sperimentato con le apposite masse, a 10 mg.

La portata massima e la sensibilità della bilancia (strumento utilizzato per misurare le masse) a noi assegnata, entrambe date dalla massiera, sono rispettivamente di 200 g e 20 mg (anche se in realtà quest'ultima sarebbe di 10 mg ma, dato che la massiera ne è sprovvista per cause ignote, è stata portata alla massa minima, cioè 20 mg).

La portata massima di uno strumento è la misura massima che esso può effettuare.

La sensibilità di uno strumento è l'errore minimo che è possibile commettere.

La massa è una grandezza fondamentale con la quale, grazie al rapporto di essa con il volume, si trova la rispettiva densità.

Riguardo la prontezza, ovvero il tempo che uno strumento impiega per effettuare una misura, questa bilancia, essendo molto precisa, è molto scarsa in tale ambito.

La prima massa misurata è stata quella del cubo di ottone ed abbiamo lavorato ponendolo su di un piattello, sganciando il dispositivo di blocco e ponendo o togliendo le masse nell'altro nel seguente ordine:

5 g; aggiunti 2g; aggiunti 200 mg; aggiunti 200 mg.

A questo punto il giogo pendeva di due tacche sulla scala verso le masse e, per trovare la misura dell'oggetto, abbiamo sottratto al risultato ottenuto 20 mg, equivalenti, appunto, a due tacche.

Il secondo oggetto misurato è stato il cubo di alluminio per il quale, come in seguito per gli altri oggetti, abbiamo proceduto in maniera analoga a prima:

5 g; li abbiamo tolti a messo al loro posto 2 g; aggiunti 500 mg; aggiunti 200 mg; infine aggiunti 50 mg.

A questo risultato, dato che l'ago della bilancia confermava essendo posto al centro della scala che la misura era corretta, non abbiamo dovuto né aggiungere né sottrarre alcuna massa.

Al termine delle misurazioni, le masse ottenute sono risultate:

-Cubo di ottone: 8.38 g;

-Cubo di alluminio: 2.75 g;

-Cilindro di alluminio: 5.97 g;

-Cilindro di plastica: 3.92 g;

-Cilindro di rame: 2.31 g;

-Lastra di piombo: 14.48 g.

Di ogni oggetto, data la massa e la densità (alluminio=2.699 g/cm3; piombo=11.300 g/cm3; rame=8.890 g/cm3; ottone=8.500 g/cm3), dovevamo calcolare il volume.

Questo si ottiene dal rapporto della massa per la densità:

          massa

  V= ----------

        Densità

Cubo di alluminio:         2.75 / 2.699 = 1.02 cm3 = V

Cilindro di alluminio:    5.97 /  2.699 = 2.71 cm3 = V

Cubo di ottone:              8.38 / 8.500 = 0.99 cm3 = V

Cilindro di rame:          2.31 / 8.890 = 0.26 cm3 = V

Per il cilindro di plastica la situazione varia un po', poiché non abbiamo la densità. Ma, dato che il suo volume è equivalente a quello del cilindro di alluminio, facendo il rapporto tra la massa e questo otteniamo la densità:

       

         massa          3.92

D = -----------  =  ---------  =  15.077 g/cm3

       volume          0.26

Tutto ciò che è stato detto fin'ora può essere riassunto in una tabella:

MATERIALE

m(gr)

Iam(gr)

V(cc)

d=m/v(g/cc)

Cubo di ottone

8.38

0.02

0.99

8.500




Cubo di alluminio

2.75

0.02

1.02

2.699

Cilindro di alluminio

5.97

0.02

2.21

2.699

Cilindro di plastica

3.92

0.02

0.26

15.077

Cilindro di rame

2.31

0.02

0.26

8.890

Lastra di piombo

14.48

0.02

1.28

11.300

m (gr) = massa in grammi

Iam (gr) = incertezza della massa in grammi

V (cc) = volume in centimetri cubi

d=m/v (g/cc) = densità in grammi/centimetri cubi

Grazie a quest'esperienza con la bilancia di precisione abbiamo imparato ad utilizzare tale strumento per misurare piccole masse.







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