Informe Final Fisica

Universidad de Santiago de Chile

Departamento de Ingeniería en Electricidad

Laboratorio de Física

LABORATORIO DE FISICA

Experiencia Nº1

“Mediciones y Presentación de Resultados Experimentales”

Integrantes: Christian Almuna

Christian Astudillo

Alejandro Galaz

Ramón Guzmán

Mario Villalobos

Docente: Sra. Cecilia Toledo

Carrera: Ingeniería de Ejecución en

Electricidad, Vespertino.

Fecha: 21/04/2013

INDICE

RESUMEN 03

OBJETIVOS 03

MATERIALES UTILIZADOS 03

INTRODUCCION 04

MARCO TEORICO 05

ACTIVIDADES:

A.- Identifique y registre las principales características de cada instrumento 06

B.- Cálculo de un volumen de cada sólido 08

C.- Densidad de los sólidos usados en el laboratorio 10

D.- Exprese cada resultado con su correspondiente incerteza 12

E.- Aplique todo lo indicado en el fundamento teórico referido a medidas 12

directas e indirectas, propagación de error, presentación de resultados

F.- Densidad de referencia de los materiales v/s datos obtenidos en 13

experimento:

CONCLUSION 14

REFERENCIA 15

APENDICE 15

GLOSARIO 15

RESUMEN

La experiencia N° 1 se basa la “medición de volumen y densidad de cuerpos determinados” (1 paralelepípedo y 1 cilindro de madera). Durante la ejecución de esta se tomaron mediciones directas e indirectas, las cuales se trabajan mediante valores representativos e “incerteza” (margen de error) en mediciones directas. Tras la obtención de los resultados indirectos se procedió a calcular el grado de “incerteza” de la masa y el volumen, para finalmente obtener la densidad de cada objeto señalado.

En primera instancia, se procedió a calcular el volumen de un cubo, realizando la medición de su largo, ancho y largo mediante un pie de metro. De forma paralela se realizó la misma medición, teniendo en consideración claro está, el área basal del cilindro junto con su altura. Una vez obtenido dichos resultados se procedió a definir el tipo de unidad a emplear, para así, finalmente determinar la ecuación de Densidad [kg/m^3]) .

OBJETIVOS

Analizar el método científico.

Conocer y hallar el error de ciertas mediciones hechas en el laboratorio.

Describir, identificar y reconocer los diversos instrumentos de medida, e interpretar sus lecturas mínimas.

Explicar el grado de precisión y propagación de incertidumbres en los procesos de mediciones.

MATERIALES USADOS

Pie de Metro

Balanza Digital

Cilindro

Paralelepípedo

INTRODUCCIÓN

La medición tiene un rol muy importante a lo largo del desarrollo del ser humano. A través del tiempo ha sido un eslabón fundamental para la realización de avances científicos, los cuales claro está, tiene una repercusión directa sobre la calidad de vida de nuestra especie.

Los resultados de las mediciones se cuantifican en base a diferentes medidas, las cuales se expresan con un valor numérico el cual es asociado a la magnitud a la cual se somete la medición. Existen al menos 2 categorías:

Medición directa

Medición indirecta.

En base a estas condiciones es que el ser humano ha estandarizado las medidas bajo ciertos cánones, como lo es el “Sistema Internacional de mediciones (SI)”, en donde se definen al menos 7 unidades base, las cuales son independientes entre si.

Variable Unidad (S.I.)

Longitud Metro (m)

Masa Kilogramo (Kg)

Tiempo Segundo (s)

Corriente Eléctrica Ampere (A)

Temperatura termodinámicamente Kelvin (K)

Cantidad de sustancia Mol (mol)

Intensidad luminosa Candela (cd)

Como consecuencia directa de estos establecidos, es que nace el concepto de metrología, el cual se define como la rama de la física que estudia las mediciones de las magnitudes garantizando su normalización mediante la trazabilidad. Acorta la incertidumbre en las medidas mediante un campo de tolerancia. Incluye el estudio, mantenimiento y aplicación del sistema de pesos y medidas. Actúa tanto en los ámbitos científico, industrial y legal, como en cualquier otro demandado por la sociedad. Su objetivo fundamental es la obtención y expresión del valor de las magnitudes empleando para ello instrumentos, métodos y medios apropiados, con la exactitud requerida en cada caso.

Es por ello que la Metrología tiene como objetivo “Indicar el cómo realizar una mejor medida; Obteniendo la mejor repetitividad y reproducibilidad posible en la medición de un mesurando, y proveer los medios para la diseminación de la misma”.

Finalmente todas las leyes experimentales surgen de la sistematización de los resultados de

medida de laboratorios siempre irán acompañadas de cierta imprecisión o error, para lo cual es imprescindible tener en cuenta las limitaciones en la exactitud y precisión de dichos resultados para tener una idea clara de su validez, en definitiva, de las propias leyes y de sus conclusiones.

Marco teórico:

Medir una magnitud de una cantidad física, es encontrar un número que sea el cociente entre la magnitud a medir y una magnitud tomada como patrón.

Métodos de medición:

Medida directa, se confronta directamente un patrón de medida como unidad, con la magnitud a medir.

Medida indirecta, es aquella que se obtiene a través de la aplicación de una formula o función que relaciona dos o más medidas obtenidas en forma directa.

Medida con aparatos calibrados, la medida está dada por la posición de índices sobre escalas graduadas. Tanto escalas como el origen han sido confrontadas con patrones de calibración utilizados para verificar la respuesta del instrumento y corregir las desviaciones. Los patrones de calibración se derivan, a su vez, de los patrones primarios que definen la unidad.

Medida de una magnitud física, se expresa como ẋ±∆x. el valor verdadero de la medida de una magnitud física x, no se puede conocer, pues toda medida está sometida a error o incerteza ∆x. es indispensable hacer una estimación del error o incerteza para poder obtener conclusiones experimentales. La incerteza determina la calidad y los límites de validez de la medida.

Errores experimentales con mediciones directas:

Errores sistemáticos, se repiten constantemente a lo largo del experimento, afectan al resultado siempre de la misma forma, si se cumplen las mismas condiciones de experimentación. Ejemplos: error de calibración del instrumento, condiciones experimentales no apropiadas, técnicas imperfectas, formulas incorrectas, paralelaje, etcétera. Este es un error en el sentido de una equivocación, no de una incerteza. La teoría del error trata esencialmente de las incertezas en las medidas, pero un buen trabajo de medición requiere investigar también la presencia de errores sistemáticos, para corregir los resultados de una medición, cuando la causa de un error sistemático es descubierta.

Errores aleatorios, están presentes en toda medida. Cuando son significativos, se puede disminuir su incidencia en el resultado aumentando el número de medidas. Tiene tratamiento matemático.

Errores personales, debidos a descuido o incompetencia del experimentador. Este es el único caso en el que hay claramente algún “error”, algo que está mal, y no se trata de una incerteza en la medida. Ejemplo “mala lectura”

Errores representativos e incertezas en mediciones indirectas:

Hay magnitudes que no se obtienen directamente, sino que a partir de la aplicación de una función que relaciona dos o más medidas realizadas directamente, por ejemplo la rapidez de un móvil se obtiene mediante la expresión:

V=d/t

Como d y t se miden directamente, para obtener el error cometido en el cálculo de la rapidez, se debe propagar el error.

La propagación del error consiste en aplicar unas reglas que están relacionadas con el tipo de operación que liga las variables que intervienen en el cálculo de la magnitud.

Adicional se deben considerar otros puntos importantes como lo son:

- Cifras significativas

-Criterio de aproximación

ACTIVIDADES

A.- Identifique y registre las principales características de cada instrumento:

Pie de metro: El pie de metro es un instrumento que se utiliza para medir diferentes dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros.

Imagen 1, Componentes de un pie de metro.

Desde la imagen 1, podemos identificar sus diferentes componentes:

Mordazas para medidas externas.

Mordazas para medidas internas.

Pinzas para medida de profundidades.

Escala con divisiones en centímetros y milímetros.

Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.

Nonio para

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