Guia de laboratorio física

[pic 1][pic 2]

 Integrantes que NO trabajaron:

Resumen

El presente informe de laboratorio fue realizado desde casa, como parte del periodo académico abril 2022. La práctica consta de una introducción la cual contiene definiciones acerca de las mediciones y errores, además de tener fundamentación teórica, reconocimiento de datos, fórmulas, entre otros. Cuyo objetivo se centra en determinar mediciones y errores los cuales se obtendrán a través de la toma de datos, cálculos y finalmente los resultados y su respectivo análisis. Cabe aclarar que los materiales requeridos son caseros.

La metodología que se utilizó fue una investigación de tipo experimental, lo cual nos hace recurrir a un razonamiento hipotético deductivo y a métodos cuantitativos debido a que necesitamos hallar las mediciones y cálculos respectivos en la práctica.

La principal conclusión que pudimos encontrar fue que los instrumentos de medición pese a ser muy precisos, no son exactos y pueden generar errores, así como puede ser por un error humano.

1. Objetivos.

1. Objetivo general

            Determinar los tipos de errores realizados en mediciones directas e indirectas.

1. Objetivos específicos

• Expresar correctamente el valor numérico de estas mediciones empleando el concepto de cifras significativas.
• Determinar la exactitud de las mediciones directas e indirectas que se han utilizado, aplicando la Teoría de Errores y Propagación de Errores.

1. Introducción

Mediciones y errores:

La importancia de medir se debe a que en la actualidad siempre se quiere conocer las dimensiones de los objetos o de distancias para el estudio de varias áreas de aplicación, por tanto, podemos afirmar que el valor de cualquier medida es solo una aproximación, la confianza y seguridad de un resultada viene dada por su exactitud y precisión, tomando en cuenta que una medida es más exacta cuando está más cerca del valor verdadero, mientras que la precisión se refiere a la cercanía de valores medidos.

Propagación del error

Es un procedimiento por medio del cual, asignamos un error a los resultados obtenidos, tras la aplicación de una fórmula física; es decir aquellas medidas que obtenemos indirectamente, teniendo como entrada datos experimentales, los cuales siempre tienen un nivel de incertidumbre conocido.

En física podemos describir 3 tipos de errores:

Incertidumbre: Son aquellos que son ocasionados por la precisión del instrumento de medida.

Sistemáticos: Son aquellos generados por defecto en las mediciones, producto de errores en los instrumentos, en otras palabras, son ocasionas por un error humano.

Estadísticos: Este error hace referencia en que tanto difiere una medida de un valor esperado.

Podemos definir 2 tipos de errores:

• Medida directa:

Donde el valor de la magnitud desconocida se obtiene por comparación con una unidad desconocida.

Cuando se presenta una sola medida, el error de esta sería la mínima escala del instrumento de medición; es decir su nivel de incertidumbre

Cuando se presentan varias medidas el valor empleado es la media de las mediciones realizadas.

[pic 3]

El error empleado consiste en la desviación típica con el valor medio

[pic 4]

• Medida indirecta:

Donde el valor se obtiene mediante el cálculo de la función de una o más mediciones directas, que contienen fluctuaciones originadas por perturbaciones directas.

Error.- Este método se usa cuando se tienen varias mediciones con sus respectivos valores y se desea dar mayor peso a los valores más precisos.

Otros tipos de errores recurrentes a la hora de la medición son:

Errores Aleatorios:

Son los errores relacionados en interacción con el medio ambiente, con el sistema en estudio, aparecen aun cuando los errores sistemáticos hayan sido suficientemente minimizados, balanceadas o corregidas.

[pic 5]

Errores experimentales:

Error Absoluto: Se obtiene de la suma de los errores del instrumento.

[pic 6]

Error relativo: Es la razón del error absoluto y el valor promedio de la medida.

[pic 7]

Error porcentual: Es el error relativo multiplicado por 100.

Cifras significativas

Estas aportan información sobre el resultado de medición. Ellas representan el uso de una o más escalas de incertidumbre en determinadas aproximaciones. Por ejemplo, se dice que 4,7 tiene dos cifras significativas, mientras que 4,07 tiene tres.

[pic 8]

Fuente: https://metroquimica.net/blogs/news/cifras-significativas

Las cifras significativas tienen ciertas reglas:

Regla °1: Los dígitos diferentes de 0 son siempre significativos.

Regla °2: Cualesquiera ceros entre dos cifras significativas son significativos

Regla °3: Los ceros al final de la parte decimal son significativos. Ejemplo:

0.00500

0.03040

Cálculo de incertidumbre

La incertidumbre se calcula de forma diferente dependiendo de si el valor de la magnitud se observa directamente en un instrumento de medida (medida directa) o si se obtiene manipulando matemáticamente una o varias medidas directas (medida indirecta).

La incertidumbre relativa se obtiene dividiendo la incertidumbre absoluta entre un valor medido y multiplicando por 100 para obtener un porcentaje

Podemos aplicar las reglas de redondeo que aplican para resultados con incertidumbre:

Regla°1: Si la incertidumbre de que se parte contiene una sola cifra significativa, se dejará tal y como se obtenga, con una sola cifra significativa.

Regla °2: Las incertidumbres con dos o más cifras significativas se redondean hasta dejar sólo 2 cifra significativas

Regla °3: El resultado se redondea hasta dejar el mismo número de cifras decimales que tenga la incertidumbre. Ejemplo

[pic 9]

1. Método, Materiales, Equipos, Insumos y Reactivos.

1. Método.

La metodología que se utilizó fue una de tipo experimental siendo el caso de que necesitamos tomar medidas de objetos caseros, esto nos llevó a recurrir a un razonamiento hipotético deductivo y a métodos cuantitativos. Donde se repartió el laboratorio entre él que va a realizar el informe y aquel que tomará evidencia de los mismos y la toma de datos para realizar los cálculos pertinentes.

1. Procedimiento

• Determinar 10 veces, una misma magnitud lineal de la altura del cuerpo de prueba (Cilindro de metal), utilizando para ellos al calibrador vernier como indica la figura 1. Un estudiante del grupo debe realizar la medida.
• Determinar 10 veces una misma magnitud lineal de diámetro del cuerpo de prueba, utilizando para ello el tornillo micrométrico como indica la figura 2.
• Determinar una vez la magnitud de la masa del cuerpo de prueba, utilizando para ello una balanza realizado en la figura 3.
• Una vez se han determinado todos los datos necesarios, se procederá a realizar los cálculos y a determinar el análisis de resultados.

1. Materiales y equipos.

Tabla 1. Materiales y equipos

...