LABORATORIO DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

LABORATORIO DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS

MEDICIÓN DE INCERTIDUMBRES

Laura Sofía Arévalo Medina (lsarevalom@unal.edu.co) c.c. 1013681813

Gabriela Barrera Lema (gbarreral@unal.edu.co) c.c. 1014288208

Lucero Cristina Torres Cuestas (lctorresc@unal.edu.co) c.c. 1032502400

Resumen:

A partir de la utilización de material de medición se realizan diferentes medidas con cada instrumento (balanza, termómetro y probeta), con la finalidad del estudiante comprenda y maneje con destreza estos utensilios, así mismo cómo conocer las fortalezas correspondientes a cada estudiante por medio del análisis estadístico de los resultados obtenidos.

Objetivos:

• Evaluar la incertidumbre de la medición de la masa, la densidad y volumen de un grupo de monedas dadas.

• Evaluar la exactitud de la medición de la masa, densidad y volumen de un grupo de monedas dadas.

• Comparar dos métodos de medición de volumen en cuanto a su exactitud y precisión.

Introducción:

Tanto en la física como en la ingeniería se emplean    distintos instrumentos de medición los cuales son necesarios para analizar los fenómenos que ocurren, las medidas que se obtienen a partir de estos instrumentos son indispensables para analizar los datos obtenidos, sin embargo, existen limitaciones asociadas a los mismos, debido a que estos tienen cierta precisión reportada por el fabricante, lo que implica que el resultado obtenido tenga un intervalo en el cual puede encontrarse.

Es importante resaltar que no solo la precisión reportada por el fabricante es la única fuente de posibles variaciones de la medida que existe, debido a que hay otros factores que pueden influir en la medición, como los asociados al observador o a los ambientales.      

Es por esto por lo que comprender y analizar adecuadamente la teoría de errores asociados a las medidas permite el acercamiento a la comprensión correcta de los resultados obtenidos, así mismo de los procedimientos adecuados que se deben realizar para el control de la propagación de la incertidumbre.  

Marco teórico:

La medición

La medición es el resultado de una operación humana de observación, mediante la cual se compara una magnitud con un patrón de referencia, el cual puede ser medido utilizando diferentes herramientas tales como balanzas, probetas o pie de rey, entre otros.

A cada una de estas mediciones se le asocia una fuente de incertidumbre que puede generarse por factores como las condiciones externas, el observador, el instrumento de medición o la naturaleza de las magnitudes.

La medida ideal es aquella que tiene un 100% de exactitud y en 100% de precisión.

En donde la exactitud hace referencia a que tan cerca están del valor real las mediciones realizadas y la precisión hace referencia a que tan cerca están las medidas de ellas

Errores en la medición

Es posible clasificar las fuentes de incertidumbre en:

• Errores accidentales o aleatorios:

Este tipo de error no se puede controlar, son aquellas variaciones que no son del todo calculables ni predecibles pero que siempre están presentes en todas las mediciones

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La variable aleatoria cuyo valor esperado es cero, tiene varianza constante y puede estimarse.

• Errores sistemáticos.

Son aquellos que pueden ser controlados y que pueden variar o ser constantes, como su nombre lo indica, de forma sistemática. Así, estos errores llevan siempre a resultados bien sea mayores o menores a los reales.

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Es un valor constante que se puede estimar y el valor medio se puede corregir. En estos casos la corrección no es exacta, ya que siempre quedará un error similar al error aleatorio.

En los errores sistemáticos se encuentran los errores instrumentales que se debe a defectos de fábrica y los errores de método que se debe a impurezas o interferencia que se presente en la prueba.

Incertidumbre de las medidas 

Todas las mediciones tienen asociada una incertidumbre que puede deberse a los siguientes factores:

• la naturaleza de la magnitud que se mide

• el instrumento de medición

• el observador

• las condiciones externas

Existe una incertidumbre de medidas no reproducibles que pueden ser:

• Medida de tendencia central: Está dada por el promedio o media aritmética.
• Promedio:

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• Desviación estándar:

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Materiales y equipos:

• Balanza analítica:

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Figura 1. Balanza analítica

Por medio de la acción de la gravedad que actúa sobre un cuerpo, este instrumento mide la masa, usualmente es utilizado para masas pequeñas debido a su tamaño y precisión, en el caso de las balanzas químicas usualmente permiten pesar masas inferiores a 200 gramos. La balanza analítica se compone de un receptor de carga llamado plato, el cual se utiliza para depositar el objeto, visor, pesas en donde se realiza la comparación de un peso con otro, riel y un indicador de estabilidad.

• Termómetro de mercurio:

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Figura 2. Termómetro de mercurio

Instrumento utilizado para realizar la medición de temperaturas, consiste en un cilindro dime cuál es su interior tiene mercurio el cual se dilata o se contrae de acuerdo a los cambios de temperatura, en su exterior se encuentra marcado con una escala en el cual el observador puede leer la medida.

• Termómetro digital:

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Figura 3. Termómetro digital

A diferencia del termómetro de mercurio, este termómetro utiliza circuitos electrónicos para medir las temperaturas convirtiendo las variaciones de tensión y reportando numéricamente el valor de la temperatura.

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