Ensayo De Ciencia

Objetivo General:

1. Introducirse al conocimiento y manejo de las incertidumbres en el laboratorio, aprendiendo a diferenciar medidas directas e indirectas para determinar el número de cifras significativas y en orden de magnitud en cada medición de acuerdo a la precisión del equipo usado.

Objetivos específicos:

1. Aplicar correctamente en operaciones matemáticas en cuanto a redondeo, cifras significativas, y orden de magnitud.

2. Aplicar reglas de redondeo a valores calculados atendiendo las reglas establecidas.

3. Aplicar en medidas hechas con instrumentos ya sea redondearla, convertirla en cifras significativas u orden de magnitud.

4. Escribir el número que representa una medición con las cifras debidas.

5. Reconocer los tipos de errores en las medidas y las causas de los mismos.

Marco teórico:

ERROR, EXACTITUD Y PRECISIÓN

Las mediciones Físicas incluyen un error; esto es una falta de exactitud debida a pequeñas perturbaciones aleatorias las cuales no se pueden eliminar por completo. Las medidas no son simples números exactos, sino que consisten en intervalos, dentro de los cuales tenemos confianza de que se encuentra el valor esperado.

La teoría de error se basa en consideraciones estadísticas y de cálculo (derivadas parciales, derivadas logarítmicas y análisis numérico) para obtener "buenas" aproximaciones:

a) Cantidades medidas directamente (Mediciones Directas).

b) Cantidades calculadas a partir de valores medidos (Mediciones Indirectas).

La medición es un proceso para determinar el valor de una cantidad en términos de una unidad patrón establecida por un sistema de medición. Las magnitudes fundamentales son longitud, tiempo, masa, corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia e intensidad luminosa.

Un número que establece el resultado en términos comparativos con la unidad patrón de medición. Una incertidumbre o estimación del rango dentro del cual, probablemente, está el valor verdadero de la medición. Se supone que el proceso y los instrumentos son 4 perfectos, además que la interacción del observador con los resultados de la medición es casi nula.

Según lo anterior cuando se hacen mediciones y se informa de sus resultados se debe tener siempre en cuenta este punto clave y fundamental: las medidas no son simples números exactos, sino que consisten en intervalos, dentro de los cuales tenemos confianza que se encuentra el valor verdadero o valor esperado. El acto de medición requiere que determinemos tanto la localización como el ancho de ese intervalo; es decir su "error". Este ancho del intervalo depende de muchos factores, como por ejemplo el tipo de medición, la figura de la escala, nuestra agudeza visual, las condiciones de iluminación, etc. Para estimar este intervalo se debe recurrir a la teoría de error.

El resultado de una medición es un número o valor acompañado de la respectiva unidad de medición. Dicho número obtenido en la medición lo llamaremos el valor de la medida y su índice de confianza comprende dos aspectos:

PRECISIÓN: Este término se refiere a dos aspectos, el primero relacionado con el número de cifras significativas que representan una cantidad. El segundo se relaciona con la extensión en las lecturas repetidas de un instrumento que mide alguna propiedad física. Es la concordancia entre sí del conjunto de medidas realizadas en igualdad de condiciones experimentales con las mismas técnicas e instrumentos, es decir la precisión se refiere a la dispersión de las medidas unas con relación a las otras. Una gran importancia entre ellas indica alta precisión y, una gran separación significa baja precisión. Además la precisión está estrechamente vinculada con la apreciación del instrumento y con los errores aleatorios. En la medida que sea menor la influencia de los errores aleatorios y más sensibles será el instrumento de medición, mayor será la precisión. Por otra parte en el proceso de medición la precisión está afectada por: a) la calidad del instrumento de medición utilizado; esto en referencia a la cantidad de cifras significativas que pueden apreciar en el instrumento, y b) la experiencia del experimentador en el manejo de instrumentos de alta calidad.

EXACTITUD: Se refiere a la aproximación de un número o de una medida al valor verdadero que se supone representa. Es la concordancia de las medidas "valores observados" con el "valor verdadero" de la magnitud bajo estudio. En la práctica, se toma como valor verdadero un patrón, un valor teórico o el resultado de otra medida realizada con métodos e instrumentos más precisos. La exactitud está estrechamente relacionada con los errores sistemáticos, así la presencia de errores sistemáticos disminuye la exactitud. En el proceso de medición, la exactitud está afectada por los siguientes factores:

a) La calibración y calidad del instrumento de medición, b) la experiencia del experimentador relacionada con la metodología o proceso mismo.

Ambos conceptos quedan perfectamente ilustrados usando la analogía del buen "tirador al blanco". En el Apéndice 1 los agujeros en el centro del tiro al blanco de cada esquema representan las predicciones (diferentes mediciones) y el centro del tiro al blanco representa la verdad. La inexactitud (conocida también como sesgo) se define como un alejamiento sistemático de la verdad. Este ejemplo de un buen tirador, ilustra el concepto de exactitud y precisión. Así se tiene las siguientes situaciones: a) inexacto e impreciso,

b) exacto e impreciso, c) inexacto y preciso, d) exacto y preciso. Cualquiera que sea el medio o proceso de medición, el resultado final deberá ser un intervalo que representa, hasta donde nuestra capacidad lo garantice, los límites dentro de los cuales se encuentra el valor deseado; es decir el intervalo representa el intervalo donde existe alta probabilidad que se encuentra el valor esperado o verdadero de la medición.

MEDICIONES DIRECTAS E INDIRECTAS

Se puede diferenciar dos tipos de mediciones a saber: Mediciones Directas y Mediciones

Indirectas. Se dice que una medición es Directa cuando el valor de la magnitud se obtiene comparando directamente la magnitud considerada con su correspondiente

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