La balanza granataria de triple brazo es uno de los instrumentos más antiguos que aún se utilizan a diario en los laboratorios y uno de los más confiables: compara la masa desconocida en su platillo con masas estándar deslizantes en tres brazos graduados, utilizando únicamente el principio de la palanca. Debido a que compara masas en lugar de medir una fuerza, su lectura no depende de la intensidad de la gravedad y no necesita baterías ni curva de calibración, solo un platillo limpio y un índice calibrado correctamente a cero. El pesaje es la operación más común en la ciencia experimental y casi todos los laboratorios cuantitativos de este catálogo comienzan con ella. En este tutorial, aprenderá la rutina completa de pesaje en una balanza granataria de triple brazo: poner a cero y calibrar el instrumento, pesar un sólido en piezas enteras (cintas de magnesio) y un sólido en forma de polvo (óxido de magnesio), y obtener la masa de cada sustancia por sustracción, pesando primero el portamuestras vacío para que la masa del recipiente se elimine del resultado.
Metas educativas
Funcionamiento de la balanza granataria de tres brazos
- Cierre y calibre la balanza antes de usarla, y mueva los tres jinetes en el orden correcto —primero la viga más grande, al final la más pequeña— para llevar el indicador a la marca de cero.
- Lee la masa como la suma de las tres posiciones de la viga.
Técnica de pesaje
- Pese los sólidos en piezas enteras y en forma de polvo utilizando un platillo de pesaje, manipulando las muestras con pinzas y una espátula en lugar de los dedos.
- Obtenga la masa de una sustancia por resta: (barquito + sustancia) − (barquito vacío), de modo que la masa del recipiente se anule en el resultado.
Comprender la precisión
- Reconozca por qué una masa medida con precisión y repetibilidad es la base de cada resultado cuantitativo construido sobre ella.
Hábitos de laboratorio
- Deje la estación lista para el próximo usuario: muestras descartadas en el basurero, la barca devuelta y todos los cursores en cero.
Protocolo
Principios básicos
1. Antes de pesar, asegúrese de que todos los jinetes de la balanza estén en cero y que el platillo esté limpio.
2. Compruebe que el indicador negro a la derecha de la balanza descanse en la marca de cero (la pequeña línea horizontal negra). Si no es así, calibre la balanza con el pequeño tornillo de ajuste a la izquierda, debajo del platillo.
3. Coloque el objeto que va a pesar en el platillo de la balanza.
4. Mueva el jinete en la viga más grande (usando las flechas rojas pequeñas) hacia adelante hasta que el indicador negro caiga por debajo de la marca de cero, luego retroceda un espacio para que el indicador suba por encima de cero. Repita con la viga del medio, luego deslice el jinete en la viga más pequeña hasta que el indicador esté perfectamente alineado con la marca de cero.
5. Sume las masas que se muestran en las tres vigas para obtener la masa del objeto.
Mida la masa de un sólido entero
1. Nivele la balanza utilizando el tornillo de ajuste.
2. Pese la charola de pesaje vacía en la balanza.
3. Usando las pinzas, coloque todas las cintas de magnesio en la barquilla de pesaje sobre la balanza.
4. Pesa el bote y las cintas.
5. Calcule la masa de la sustancia de la siguiente manera: (masa del botecito y las cintas) – (masa del botecito vacío).
6. Deseche las cintas de magnesio en el contenedor de residuos negro y devuelva la barquilla vacía al mostrador.
Mida la masa de un sólido en polvo
1. Tome 5 mL de polvo de óxido de magnesio con la espátula grande y colóquelo en el platillo de pesaje.
2. Pese la barqueta y el polvo de óxido de magnesio.
3. Calcule la masa de la sustancia de la siguiente manera: (masa del platillo y el polvo) – (masa del platillo vacío).
4. Deseche el polvo de óxido de magnesio en el bote de basura negro y regrese la barca vacía al mostrador.
5. Regresar todos los jinetes de la balanza a cero.
Resultados esperados
Este tutorial demuestra habilidades en lugar de probar una hipótesis: al final del mismo, el estudiante puede calibrar una balanza, manipular las pesas deslizantes en el orden correcto y pesar por sustracción de modo que la masa de la barquilla se anule. Los dos ejercicios tienen lecturas esperadas definidas. Las sustancias son Mg(s) en Cintas y MgO(s) en polvo. Una cinta de magnesio pesa 0,55 g y hay cinco cintas en el recipiente, por lo que el conjunto pesado debe dar 2,75 g después de restar la masa de la barquilla vacía. Se indica que el óxido de magnesio en polvo tiene una densidad de 3,58 g/mL, por lo que la porción de 5 mL tomada con la espátula grande debe pesar 17,9 g mediante la misma sustracción. Obtener estos dos números, y ser capaz de explicar por qué la masa propia de la barquilla no aparece en ninguno de ellos, es el objetivo principal del ejercicio.
Resumen de tareas por rango de calificaciones
Grado 9-10
Enfoque: técnica correcta. Los estudiantes ponen la balanza en cero y la calibran, pesan las cintas y el polvo siguiendo el protocolo, y obtienen ambas masas por sustracción. El éxito es procedimental: los jinetes trabajaron en el orden correcto, el indicador se detuvo en el cero, la lectura se registró como la suma de las tres vigas y la estación se dejó limpia con los jinetes devueltos a cero.
Undécimo grado
Enfoque: lectura y registro con precisión. Los estudiantes registran cada masa hasta la graduación más fina que soporta la barra más pequeña, llevan el número correcto de cifras significativas a través de la resta, y verifican el resultado de la cinta contra los 0.55 g por cinta declarados. Pueden explicar por qué el método de resta requiere dos lecturas.
12.º grado / Nivel universitario
Enfoque: el instrumento en sí. Los estudiantes explican por qué una balanza de brazos mide la masa en lugar del peso —ambos lados de la comparación experimentan la misma gravedad, por lo que la $g$ se cancela— y por qué su lectura sería idéntica en la Luna, mientras que la de un dinamómetro no lo sería. Argumentan por qué pesar por sustracción es la práctica estándar para cualquier objeto que no pueda colocarse directamente sobre el platillo.
Elementos esenciales para el laboratorio
Instrumentos
- Balanza granatario de triple brazo
- Barco pesador
- Espátula grande
- Pinzas
- bote de basura
Productos
- Magnesio (en cinta)
- Óxido de magnesio (en polvo)