Como funciona un dinamometro

El dinamómetro se usa para la medición de fuerzas o para pesar objetos. A continuación, se explica cómo funciona un dinamómetro.

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¿Qué es un dinamómetro?

Como instrumento, el dinamómetro se usa para la medición de fuerzas o para pesar objetos. En un sentido tradicional es un dispositivo que inventó Isaac Newton al basarse en la ley de Hooke en torno a la elasticidad en un rango de medición. Del mismo modo que ocurre con una báscula con muelle elástico es el principio de funcionamiento, aunque sin confundir este instrumento con una balanza de platillos.

Dinamometro

¿Para qué sirve un dinamómetro?

El dinamómetro sirve para la medición de fuerzas o conocer el peso de objetos. Además de ello se menciona que es usado con frecuencia en la sala de ensayo de materiales si se quiere conocer su resistencia. A su vez, permite identificar la magnitud de fuerza respecto a la que la probeta logra resistir más esfuerzos.

¿Cómo funciona un dinamómetro?

El modo en que funciona un dinamómetro se da con base en la elasticidad de un resorte. Vale la pena recordar que la fuerza con la que se estira un resorte cumple con la ley de la elasticidad de Hooke.

El dinamómetro como instrumento cuenta con un muelle que está resguardado dentro de un cilindro. Cuenta con un par de ganchos, que se ubican uno en cada extremo del dispositivo. El cilindro se encuentra rodeado por una escala.

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Al colgar un peso o aplicar una fuerza sobre el gancho el cursor de ese extremo se mueve gracias al resorte que tiene en su interior, el cual el desplazamiento es proporcional a la fuerza ejercida, y por lo tanto el cursor se va a mover indicando en la escala la fuerza medida.

En ese orden de ideas, el funcionamiento del dinamómetro es útil para la medición de fuerzas o pesos de objetos, motivo por el que es usado en salas de ensayos de materiales, si se quiere medir la resistencia de ellos, garantizando con el dinamómetro que se conozca la magnitud de la fuerza a la que una probeta no va a resistir más esfuerzos, por ejemplo.

Funcionamiento del dinamómetro

¿Qué la Ley de Hook en el funcionamiento de un dinamómetro?

Es una ley con la que se define la fuerza que proporciona un muelle al estirarse o contraerse. La fórmula es F = -k . x. Respecto a la F es una referencia a la fuerza, la x es la elongación del muelle que representa el incremento de la longitud, o sea, lo que se ha estirado o contraído el muelle. La k es conocida como la constante del muelle, siendo un valor propio del muelle que va a depender de su material, características de sus espiras y demás.

De este modo, si se conoce la constante de un muelle, es fácil medir lo que se ha estirado, pues no mide el total, sino la diferencia entre lo que medía antes de ser estirado y después. Con lo anterior se va a saber la fuerza a la que se somete el muelle.

Para dar con el valor de la fuerza se usa el patrón o ubicar lo que genera la fuerza para calibrar el dinamómetro. Aquí se emplea la tercera ley de Newton, recordando que la fuerza es igual a la masa por la aceleración. La masa ya se puede medir, y con la gravedad se puede estimar su aceleración.

Finalmente, se comprende cómo funciona un dinamómetro, porque al sostener el muelle en uno de sus extremos y colgando del otro punto una masa, se va a conocer la fuerza que se ejerce en el resorte en Newtons. Con lo anterior se emplea la fórmula k = F/x para despejar la k si no se conoce la constante del muelle o en su defecto la x o F.

Tipos de dinamómetro

Dinamómetros mecánicos – Son de los primeros que se elaboraron. Son los más usados por la precisión que ofrecen, pues ronda alrededor de los 0,3%. Cuentan con la ventaja de no necesitar de corriente eléctrica.

Dinamómetro mecánico

Dinamómetros digitales – Son un dispositivo más sofisticado y su ventaja es la de enseñar el resultado por medio de métodos precisos. Su desventaja es que son más costosos que un dinamómetro mecánico.  Se conocen también como dinamómetro electrónico. Son modelos que se clasifican a su vez por el rango de pesaje, en otras palabras, el peso mínimo y máximo que pueden medir con precisión y soportar. En ciertos casos un dinamómetro industrial cuenta con la capacidad de soportar hasta más de 300 kilogramos.

Dinamometro digital

Dinamómetro de compresión – Su principio de funcionamiento se da por compresión, es decir, la disminución del volumen a causa de la presión. En este caso se mide la fuerza con la que se comprime un elemento.

Dinamometro de compresion

Dinamómetro de tracción – Su funcionamiento se da por la tracción, que es la acción de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y que lo van alargando. Son los que miden la fuerza que se ejerce al separar dos extremos de un elemento.

Dinamometro de traccion

Partes de un dinamómetro

  • Muelle – Es el que contiene la escala.
  • Cilindro – Es el que cubre el muelle y se encuentra unido con el resorte.
  • Resorte – Es el que permite el desplazamiento del cilindro tras la aplicación de una fuerza.
  • Gancho – Con él se permite que se cuelgue el objeto que se quiere pesar.
  • Cilindro exterior – Es el que va a recubrir el resorte y el cilindro interior.

Partes del dinamómetro

¿Cómo se usa el dinamómetro?

Este dispositivo cuenta con un gancho de doble agarre, uno a cada extremo. El gancho extremo de la zona superior se sujeta para que sea colgado de algún lugar, mientras que el otro se utiliza para colocar un objeto que se quiere medir o pesar, pues al colgarlo del gancho se encarga de ejercer la fuerza elástica con la que se indica la escala en una medida.

Es importante por el funcionamiento del dinamómetro, que antes de ubicar el objeto en el gancho, se verifique la medida que el tubo indica, para después restar la longitud anterior y posterior, en donde la diferencia es el resultado de la fuerza ejercida.

Diferencia entre dinamómetro y balanza

  • Un dinamómetro mide fuerzas o calcula el peso de un objeto, mientras la balanza mide la masa.
  • El dinamómetro marca la fuerza con la que se atrae un cuerpo hacia la tierra, la balanza se preocupa por la masa.
  • Si la gravedad varía, el dinamómetro mostraría una magnitud que también se modifica, mientras la balanza no lo haría.

Aplicaciones del dinamómetro

El dinamómetro sirve y se emplea para medir pesos y otras fuerzas, la fabricación de básculas o verificar las propiedades de los materiales. Incluso en la odontología se emplea para soportar la fuerza con la que se van a soportar los materiales de las piezas dentales de origen artificial.

Por otro lado, también se puede pensar en la utilización de esta herramienta para la mecanización agrícola al medir distintos parámetros de trabajo y de rendimiento en la producción. Igualmente puede medir la deformación de una probeta en un ensayo de tracción o la penetración de un ensayo de dureza si se está en un laboratorio.

¿Quién inventó el dinamómetro?

Isaac Newton fue quien inventó el dinamómetro tradicional, un reconocido filósofo, físico, teólogo, alquimista, matemático e inventor de origen inglés. En ese caso basó el funcionamiento del dinamómetro en el estiramiento de un resorte, que de acuerdo con la ley de elasticidad de Hooke en su rango de medición, que al tiempo se relaciona con la tercera ley de la física.

¿Cuándo se inventó el dinamómetro?

Apareció en Londres entre 1643 y 1727, tras la configuración de la ley de elasticidad de Hooke, con la que se estableció que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de fuerza aplicada, si se toman los límites de medición con ayuda de la capacidad del resorte para ser estirado.

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