Objetivos

Luego de terminada esta lección podrás:

Explicar el concepto de balanza.

• Comparar la balaza análoga y la digital.
• Utilizar una balanza para realizar medidas de objetos de uso cotidiano.
• Explicar cómo medir la masa de objetos utilizando diferentes escalas.

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¿Cómo funciona una balanza digital y comparación con una balanza análoga?

Tanto las balanzas digitales como las analógicas se utilizan para medir la masa de un objeto, pero lo hacen de maneras fundamentalmente diferentes.

Balanza Digital

Una balanza digital funciona mediante el uso de celdas de carga. Estas celdas contienen galgas extensométricas, que son pequeños sensores que cambian su resistencia eléctrica cuando se deforman bajo presión.

1. Aplicación de la fuerza: Cuando se coloca un objeto en la plataforma de la balanza, su peso ejerce una fuerza sobre la celda de carga.
2. Deformación de la galga extensométrica: Esta fuerza deforma ligeramente la galga extensométrica dentro de la celda.
3. Cambio en la resistencia eléctrica: La deformación de la galga extensométrica provoca un cambio proporcional en su resistencia eléctrica.
4. Conversión a señal digital: Un circuito electrónico mide este cambio en la resistencia y lo convierte en una señal digital.
5. Visualización del peso: Esta señal digital se procesa y se muestra en una pantalla digital como una lectura de peso.

Ventajas de las balanzas digitales:

• Mayor precisión: Las balanzas digitales ofrecen una mayor precisión en la medición, llegando a medir fracciones de gramo.
• Lectura directa: La lectura del peso es directa y fácil de leer en la pantalla digital, eliminando errores de paralaje.
• Funciones adicionales: Muchas balanzas digitales ofrecen funciones adicionales como tara (poner a cero la balanza con un recipiente encima), conversión de unidades y memoria.
• Mayor resolución: Pueden mostrar cambios muy pequeños en el peso.

Desventajas de las balanzas digitales:

• Dependencia de la energía eléctrica: Necesitan una fuente de energía eléctrica (baterías o corriente eléctrica) para funcionar.
• Mayor complejidad electrónica: Son más complejas electrónicamente, lo que puede resultar en reparaciones más costosas.
• Sensibilidad a interferencias electromagnéticas: Aunque en menor medida que las analógicas que usan tensión eléctrica directamente para la lectura, en algunos casos pueden verse afectadas por campos electromagnéticos fuertes.

Balanza Análoga

Una balanza análoga, también conocida como balanza mecánica, funciona mediante principios mecánicos, generalmente utilizando un sistema de resortes o palancas.

1. Aplicación de la fuerza: Cuando se coloca un objeto en la plataforma, su peso ejerce una fuerza que comprime un resorte o mueve un sistema de palancas.
2. Movimiento de la aguja o el indicador: El movimiento del resorte o las palancas mueve una aguja o un indicador a lo largo de una escala graduada.
3. Lectura del peso: El peso se lee observando la posición de la aguja o el indicador en la escala.

Ventajas de las balanzas análogas:

• Independencia de la energía eléctrica: No necesitan una fuente de energía eléctrica para funcionar.
• Mayor durabilidad (en algunos casos): Al ser mecánicas, pueden ser más resistentes a golpes y condiciones ambientales adversas, aunque requieren cuidado contra la humedad y temperaturas extremas.
• Menor costo (en algunos casos): Generalmente son más económicas que las digitales.

Desventajas de las balanzas análogas:

• Menor precisión: Su precisión es limitada en comparación con las digitales.
• Error de paralaje: La lectura depende del ángulo de visión del observador, lo que puede introducir errores.
• Menor resolución: No pueden mostrar cambios muy pequeños en el peso.
• Dificultad para medir pesos pequeños: No son ideales para medir pesos muy pequeños con precisión.

Tabla comparativa

Característica	Balanza Digital	Balanza Análoga
Principio de operación	Celdas de carga y conversión electrónica	Resortes o palancas
Precisión	Alta	Baja
Lectura	Directa en pantalla digital	A través de una aguja o indicador en una escala graduada
Energía	Dependiente de energía eléctrica (baterías o red)	Independiente de energía eléctrica
Funciones adicionales	Comunes (tara, conversión de unidades, etc.)	Raras
Costo	Generalmente mayor	Generalmente menor
Sensibilidad a factores externos	Menor sensibilidad a humedad y temperatura. Mayor sensibilidad a interferencias electromagnéticas en algunos casos	Mayor sensibilidad a humedad y temperatura. Menor sensibilidad a interferencias electromagnéticas en algunos casos.

Importancia de medir la masa

La medición de la masa es fundamental en muchos campos, como:

• Ciencia: En química, física y biología, la masa es una propiedad fundamental para realizar cálculos y experimentos.
• Industria: En la producción de alimentos, medicamentos y otros productos, es necesario controlar la masa de los ingredientes.
• Comercio: La masa se utiliza para determinar el precio de los productos en los mercados.
• Medicina: La masa corporal es un indicador importante del estado de salud de una persona.

Resumen

Las balanzas digitales ofrecen mayor precisión, facilidad de lectura y funciones adicionales, mientras que las balanzas análogas son más robustas en algunos entornos, independientes de la energía eléctrica y, a menudo, más económicas. La elección entre una y otra dependerá de las necesidades específicas del usuario.

En resumen, las balanzas y escalas son herramientas esenciales para medir la masa de los objetos. Su elección dependerá de la precisión requerida y el tipo de objeto a pesar.el simulador. Llega a conclusiones y comparte tus resultados con tus compañeros de laboratorio.

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Simulación

Geogebra Scale Simulator

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Enlaces externos para explorar

• Conceptos de Física: Hyperphysics
• Libros:
  • Física Moderna de Paul A. Tipler
  • Física Moderna – Raymond A. Serway
• NASA: Science Explorer Poster Series
• Simulaciones: PhET
• Tutorial de Física en Inglés: Physics Classroom
• Wikipedia en Español: Wikipedia

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Vídeo

La Balanza

Masa y Peso

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