Grado de Óptica y Optometría

FACULTAD DE CIENCIAS                                            

Grado de Óptica y Optometría                        

Asignatura: FÍSICA                                                                        

Práctica nº 1: INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO DE FÍSICA 

1. INCERTIDUMBRE DE LAS MEDIDAS.  

1. Instrumentos de medida.
2. Error (incertidumbre) de una medida directa

1. Cálculo del error
2. Cifras significativas
3. Error absoluto y relativo

1. Error de una medida indirecta
2. Expresión de valores y errores

1. PRESENTACIÓN Y TRATAMIENTO DE LAS MEDIDAS

1. Agrupación de las medidas en tablas
2. Representación gráfica de las medidas
3. Ajuste

1. COMPARACIÓN CON LOS VALORES ESPERADOS
2. CUADERNO DE LABORATORIO

Objetivo 

Aprender las normas generales para realizar un experimento en el laboratorio de Física.

1. INCERTIDUMBRE DE LAS MEDIDAS.

1.1 Instrumentos de medida 

Los instrumentos físicos son los medios materiales para obtener información sobre las magnitudes que caracterizan los objetos o sucesos del mundo real. La mayoría de los instrumentos son de tipo eléctrico o electrónico. Se pueden clasificar atendiendo a la función que desempeñan:

En la operación de medición se distingue entre las medidas realizadas directamente con un instrumento medidor (medidas directas) y las calculadas a partir de medidas directas por aplicación de su ecuación de definición o una ley física (medidas indirectas).

 Por ejemplo, la resistencia eléctrica (R) se puede medir directamente con un ohmímetro o se puede obtener indirectamente como cociente del voltaje (V) y la intensidad de corriente (I) medidas directamente con un voltímetro y un amperímetro, respectivamente.

1.2 Error (incertidumbre) de una medida directa 

a) Cálculo del error

El error de una medida directa es una suma de errores instrumentales, personales y ambientales. Nosotros supondremos que los errores personales (manipulación o hipótesis incorrectas), ambientales (ruidos de fondo, luces parásitas,...) e instrumentales de tipo sistemático (medidor descalibrado, cero desajustado, error de inserción...) se han suprimido o al menos minimizado empleando procedimientos apropiados a cada caso particular (corrección de los datos, apantallamiento...). En la práctica, sólo consideraremos dos fuentes de error:  

1. El error debido a las limitaciones propias del instrumento de medida que, o bien facilita el  fabricante, o bien tendremos que estimar nosotros mismos a la vista del instrumento.

 Por ejemplo, considerando que los instrumentos se fabrican de manera que el dispositivo indicador tenga una resolución acorde con su error, en los instrumentos dotados de una escala graduada supondremos que el error es del orden de la división menor de la escala.

1. El error debido a dificultades en la aplicación del aparato o del método de medida. Este error, si existe, se puede sumar al anterior de manera que el error de la medida puede ser mayor que el error propio del instrumento (consideraremos como error mínimo el error propio del instrumento).

Por ejemplo, en las medidas efectuadas con los cronómetros cuyo mecanismo permite realizar medidas con un error del orden de la centésima de segundo, si la puesta en marcha y el paro se realizan manualmente, los errores son del orden de la décima de segundo.

Otros errores de este tipo surgen de las limitaciones del propio sistema, por ejemplo, cuando al tratar de medir el tamaño de un objeto sus dimensiones presentan variaciones mayores que el error propio del instrumento.  

Una manera de tener en cuenta esta segunda fuente de error consiste en repetir la medida n veces (como mínimo 3 veces); como mejor valor tomar la media aritmética

        ∑ yi         (1)

                 ymedia =

n

y como error, el de dispersión de las n medidas (desviación media)

∑ (yi − ymedia )

                 ∆y =         (2)

n

si es mayor que el propio del instrumento.

Por ejemplo, si se mide tres veces el tiempo que tarda una cantidad determinada de líquido en atravesar un capilar con un cronómetro que aparentemente tiene un error de 0,01s y se obtiene: 54,85, 54,22 y 55,12 s, la media es 54,73 s y la desviación media 0,34 s. En este caso, al valor 54,7 s le asignaríamos un error absoluto de 0,3 s ya que es mayor que el error propio del instrumento (0,01s). 

Los casos en que se deba repetir las medidas varias veces, se indicarán en los guiones de prácticas.  

1. Cifras significativas

El resultado de una medida se expresa mediante un número con una cantidad de cifras significativas (dignas de confianza) que está limitada por su error. La última cifra significativa de la medida debe coincidir en posición decimal con la cifra del error. Hay que señalar que el número de cifras significativas es independiente del número de cifras decimales, ya que éste último depende de la unidad de medida empleada.  

 Por ejemplo, la presión 3,25 Pa tiene tres cifras significativas y dos cifras decimales. El cero o ceros a la izquierda de un número no son cifras significativas, pero sí lo son cuando están a la derecha aunque el cero ocupe el último lugar. Así, la longitud 1,0 cm tiene dos cifras significativas y una decimal (el cero indica que esa cifra se conoce y que no es otra que 0). La potencia 0,025 W tiene dos cifras significativas y tres cifras decimales; este mismo valor expresado en mW, 25 mW, sigue teniendo dos cifras significativas y ninguna decimal.

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