ERRORES DE UN TRABAJO EXPERIMENTAL

ERRORES DE UN TRABAJO EXPERIMENTAL

ERRORS OF AN EXPERIMENTAL WORK

1Karol Fabiana Cardenas, 2Andrea Herrera Benavides,2Gabriela Perez Barajas 2Camilo Forero Hueso

1Grupo 1, Ingeniería Civil, Universidad de la Salle

1Grupo 2, Ingenieria Industrial, Universidad de la Salle

Fecha práctica11/02/2014; Fecha entrega de informe18/02/2014

Resumen

El objetivo general de esta práctica es medir variables fundamentales de la física mecánica, particularmente la densidad de diferentes objetos, medimos ancho, largo, alto, longitud; para ello usamos el tornillo micrométrico que media la longitud y era casi preciso en sus unidades, también se hizo uso de la balanza, uso de la probeta, y el uso del cronometro. Entre los objetos que utilizamos para hacer las diferentes mediciones están el paralelepípedo, el cilindro de acero, la esfera, un marcador, un cilindro de plástico, tres monedas de 1000 y tres monedas de 500. Se logro determinar el volumen, peso, dimensiones y masa de los objetos gracias a los instrumentos, es preciso decir que uno de los aspectos más importantes de la experimentación en física y en cualquier rama de las ciencias, es que todo trabajo experimental lleva un error y es necesario reconocer que el resultado de dicho experimento no puede ser absoluto sino que debe dar un valor que pruebe el grado de imprecisión con el que se ha realizado el experimento.

Palabras claves: Medir, Error.

Abstract

The overall objective of this practice is to measure fundamental variables of mechanical physics, particularly the density of different objects, we measure width, length, height, length, use the micrometer to half the length screw and was nearly exact in their units, and we made of the balance, specimen, and chronometer. Among the objects we use to make different measurements were parallelepiped, cylinder, sphere, a marker, a plastic cylinder, three coins and three coin 1000 500. Was achieved to determine the volume, weight, dimensions and mass of objects using the instruments, it must be said that one of the most important aspects of experimentation in physics and in any branch of science, is that all experimental work takes an error and we must acknowledge that the result of this experiment can not be absolute but must give a value impresision test the degree to which the experiment was performed.

Keywords: to measure, error.

© 2013 Revista Colombiana de Física. Todos los derechos reservados.

Introducción

La problemática principal es la determinación de la precisión, ya que a pesar de tener los instrumentos de medición necesarios para precisar las medidas, en todo trabajo experimental se va a tener un error porque existen diversos factores que pueden influir para que pase esto, los mas comunes son errores debidos a los instrumentos de medición, errores debidos a la técnica, y errores debidos al operador. Para resolver este problema se pueden plantear diferentes soluciones como; reconocer los errores en medición de cantidades y reportar su medida, medir las tres magnitudes fundamentales Longitud (L), Masa (M) y Tiempo (T), analizar los tipos de errores que se pueden llegar a cometer en el laboratorio, conocer la utilida de los instrumentos a utilizar, entre otros. A la hora de realizar un trabajo experimental tendremos que estar muy pendientes de identificar los errores que se pueden presentar y tratar de evitarlos, ser muy puntuales en anotar los resultados que se arrojan, manejar la medida en las magnitudes fundamentales, ya que de estas se pueden derivar otras medidas y aprender a manipular adecuadamente cada uno de los instrumentos.

Para concluir, a la hora de realizar un trabajo experimental tendremos que estar muy pendientes de identificar los errores que se pueden presentar y tratar de evitarlos, ser muy puntuales en anotar los resultados que se arrojan, manejar la medida en las magnitudes fundamentales, ya que de estas se pueden derivar otras medidas y aprender a manipular adecuadamente cada uno de los instrumentos del laboratorio.

Marco teórico

Existen variedad de conceptos para llevar el desarrollo del laboratorio. Principalmente es imporatante saber ¿Que es medir? Es la determinación de la proporción entre la dimensión de un objeto y una determinada unidad de medida. La dimensión del objeto y la unidad del objeto deben ser de la misma magnitud. Una parte importante de la medición es la estimación de error o análisis de errores.

ERRORES:

Entendemos por error a la indeterminación o incerteza propia del proceso demedición y no lo tomamos como si fuera una equivocación por el operador.Matemáticamente expresaremos el resultado de la medición como:

x=x ̅±∆x

(1)

ERROR DE EXPERIMENTACION: Es aquel que se comete por diversas causas, cuando al tratar de dar una respuestas o medición no llegamos al resultado exacto.

Existen dos tipos de errores.

Por defecto: Cuando el valor que obtenemos (aproximacion) es menor a la medida real.

Por exceso: Cuando el valor que obtenemos (aproximacion) es mayor a la medida real.

ERROR DE MEDICION: se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios y están relacionados con la precisión del instrumento.

ERRORES DEBIDO AL OPERADOR: El operador influye en los resultados de una medición por la imperfección de sus sentidos así como por la habilidad que posee para efectuar las medidas. Las tendencias existentes para evitar estas causas de errores son la utilización de instrumentos de medida en los que elimina al máximo la intervención del operador.

Respecto a la cuantificación de los errores se tiene:

Error absoluto: Es el valor absoluto de la desviación de una medida. Tiene las mismas unidades que la magnitud física.

E_a=|∆x|

(2)

Error relativo: Es el cociente entre el error absoluto y el valor real de la medida. Es un número sin dimensiones, que a menudo se expresa en tanto porciento ( %).

E_r=E_a/E_r

(3)

En una primera aproximación, las medidas podrían dividirse en medidas directas y medidas indirectas:

Medidas directas: Se denomina medida directa aquella que se realiza, por comparación directa, con la ayuda de los instrumentos adecuados, de la magnitud desconocida con el correspondiente patrón. Como ejemplo de medidas directas tenemos:

Masas: comparando el cuerpo cuya masa queremos determinar con el patrón de 1 kg mediante una balanza.

Longitudes: comparando la longitud bajo estudio con el patrón 1m mediante una cinta métrica.

Fuerzas: comparando la fuerza bajo estudio con 1N mediante el uso del dinamómetro

Medidas indirectas: Se denomina medida indirecta aquella que se obtendría mediante una relación matemática o ley física a partir de medidas directas.

Como ejemplo de medidas indirectas tenemos:

Volúmenes: si se quiere determinar, por ejemplo, el volumen de una esfera se mide su diámetro y aplicamos la expresión matemática V=π/6 d^3 .

Densidades de cuerpos: para determinar la densidad de un cuerpo primero habría que medir su masa (medida directa) y su volumen (que en si misma ya es una medida indirecta) y a continuación calcular la densidad como p=m⁄v.

DESVIACION ESTANDAR: La desviación Estándar, en un conjunto de datos a medida de dispersión, que nos indica cuánto pueden alejarse los valores respecto al promedio (media), por lo tanto es útil para buscar probabilidades de que un evento ocurra, o en el caso del mercado bursátil, determinar entre que rango de precios puede moverse un determinado activo, y determinar que tipo de activos pueden ser mas volátiles que otros.

La desviación estándar se pude tomar sobre un determinado conjunto de datos que se ajusten a nuestros requerimientos, mediante la siguiente fórmula:

σ=√((∑_(i=1)^n▒〖(x_1-x ̅)^2 〗)/(n-1))

=√(((x_1-x ̅)^2+(x_2-x ̅)^2+...+(x_n-x ̅)^2)/n)

(4)

Donde:

x_1= dato i que esta entre (o, n)

x= promedio de los datos

n= numero datos

En ingeniería, ciencia, industria y estadística, exactitud y precisión no son equivalentes. Es importante resaltar que la automatización de diferentes pruebas o técnicas puede producir un aumento de la precisión. Esto se debe a que con dicha automatización, lo que logramos es una disminución de los errores manuales o su corrección inmediata.

Precisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella.

Exactitud se refiere a cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacto es una

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