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Con esta experiencia se pueden trabajar los siguientes conceptos:
Momento de una fuerza. Brazo de palanca.
Condiciones de equilibrio de un sólido rígido.
Enlaces o ligaduras: articulación y tensión.
Precisión y error de medida. Calibrado.
Posible CONSTRUCCIÓN de una balanza romana
Para la construcción de la balanza romana necesitaremos (Fig. 1):
Un varilla o una tabla de madera
Un taladro y unos alicates
Bolsas con cierre
Rotulador permanente
Anillas y arandelas
Lentejas, tornillos, etc.
Un objeto que pesar: botella con agua
Figura 1. Materiales de construcción
Empezaremos por hacer con un taladro un agujero pequeño en la tabla de madera donde van a ir enganchadas las argollas para colgar el peso y la que nos permitirá sujetar la balanza. Deben situarse más cerca de uno de los extremos de la tabla. Posteriormente podemos enroscar a mano la argolla en su sitio. Para que la balanza pueda girar respecto de la argolla, en vez de sujetarla directamente, utilizaremos una arandela.
Inicialmente el brazo largo es más pesado, y la balanza queda desequilibrada incluso aunque no pongamos el pilón (Figura 2).
Debemos usar un contrapeso fijo en el brazo corto de forma que la balanza quede equilibrada cuando el pilón está sobre el punto de apoyo o ligeramente desplazado (Figuras 3a y 3b). Marcaremos esta posición del pilón con un rotulador permanente como m=0. Resulta sencillo ajustar la masa del contrapeso si se construye a base de objetos pequeños como una bolsa de lentejas, por ejemplo.
Figura 2. Báscula desequilibrada por el diferente momento de ambos brazos.
Figura 3a. Báscula equilibrada cuando no hay objeto, con ayuda de un contrapeso
Figura 3b. Detalle de la posición del pilón.
La masa del pilón se debe de ajustar de forma que la longitud del brazo largo nos permita medir el peso máximo deseado (Figura 4). En este caso hemos utilizado una bolsa con tornillos. Marcaremos esta posición con un rotulador permanente con el valor correspondiente, en nuestro caso m=1.00 kg.
La escala deberá rotularse entre las dos marcas anteriores, teniendo en cuenta que la masa será proporcional a la distancia desde donde hemos marcado 0 kg.
Figura 4. Báscula equilibrada con un objeto de 1.00 kg
Una vez que la báscula romana está construida, se pueden medir diferentes objetos y determinar el error de medida de la báscula, si tenemos otra báscula electrónica para comprobar nuestras medidas.
CONSEJOS Y TRUCOS:
Para que la báscula no sea excesivamente sensible y dificulte el ajuste de la posición del pilón, el punto de apoyo debe quedar por encima de la línea que marcan los puntos de donde cuelgan el objeto y el pilón.
El punto del que cuelga la báscula debe comportarse como un enlace tipo articulación, es decir debe permitir que la báscula gire sin ofrecer resistencia o rozamiento.
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