MEDICIÓN DE MASAS Y VOLUMENES

RESUMEN

Introducción

La medición es un aspecto importante a tener en cuenta cuando se habla de números, pues fue una influencia directa en el origen de los mismos. Además a partir de la medición se pueden obtener otras magnitudes y propiedades de una sustancia y/o de uno o varios cuerpos con el fin de hacer comparaciones y llegar a resultados más exactos.

La medición no brinda únicamente aportes a aspectos cuantitativos; por medio de la práctica, promueve una observación más detallada, un mejor análisis de resultados y otros factores en pro de formar buenos investigadores.

Con el objetivo de comprender la medición y desarrollar habilidades que permiten llevar a cabo dicha actividad de un modo óptimo para la futura investigación se realizaron una serie de experimentos que involucraron instrumentos de medición métrica, volumétrica y medición de masas con objetos de uso cotidiano como monedas, para efectuar una comparaciones entre los diferentes métodos con el fin de familiarizarnos con ellos y entender que utilidad y aplicación puede darse a cada uno en situaciones concretas según su exactitud y precisión

Tras el proceso de la experimentación llegamos a la conclusión de que en toda medición siempre existirá un margen de inexactitud que escapa de las manos de quien la realiza, por los errores humanos y por la calidad de los instrumentos usados que dependen de que estén bien o mal calibrados.

Introducción

En nuestra vida cotidiana, evidenciamos la importancia de la medidas, pues rigen, si no todo, la mayoría de lo que nos vemos rodeados en nuestros espacios de trabajo, estudio y vivienda.

Las técnicas de medición que se han utilizado en diferentes campos de investigación, han generado grandes avances en todos los ámbitos.

La incursión a las medidas se remontan al inicio del pensamiento humano, pues se derivan de los números y el número fue uno de los primeros conceptos desarrollados por el hombre, a partir del cual empezó a contar y generar conceptos como e de la medición, llegando a este por medios bastante rudimentarios. Ya que por ejemplo; para las primeras mediciones de longitud se utilizaban como patrón (patrón natural) distintas partes del cuerpo como el pie, la palma, el brazo, dedos, entre otros. La dificultad que se encontró con este tipo de medidas era que no se tenía la certeza de que fueran exactas, pues los patrones cambian dependiendo del individuo. Aún así, este primer paso, dio origen a las matemáticas y a la metrología (ciencia de la medición). Así fue como se comenzó a explorar un método de medición que con el paso de los años se iría perfeccionando hasta el punto en el que las medidas se hicieron universales y más exactas que en la antigüedad. Sin embargo en diferentes lugares del mundo la forma de medición es diferente que en otros lugares; por ejemplo, la mayoría de los países utilizan el sistema métrico que se desarrollo en Francia a finales del siglo XVIII, pero en Estados Unidos utilizan el sistema inglés, sin embargo el sistema métrico es más común y usado en todo el mundo.

Partiendo de esto, se establece que es importante mantener un sistema que mantenga la universalidad de la medición.

La relación que la medición tiene con la química es que muchas de las propiedades de la materia son de carácter cuantitativo (que se relacionan con los número), para lo cual se necesita tener un valor con determinadas unidades de medida, dependiendo de la propiedad que se esté tratando, pues pueden ser: longitud, masa, volumen, temperatura y densidad (hablado en aspectos muy generales). Para tener mayor claridad sobre estas propiedades vamos a realizar una descripción de las mismas:

Longitud: Es una magnitud física que permite marcar la distancia que separa a dos puntos en un espacio determinado, para la longitud, la unidad en el Sistema Internacional fundamental, es el metro (m).

Masa: Es una propiedad extensiva de la materia, es decir, que depende de la cantidad de la muestra. Es importante aclarar que la masa no es sinónimo de peso, pues el peso es una magnitud vectorial y la masa es una magnitud escalar, además el peso depende de las condiciones gravitatorias, mientras que la masa es constante y no depende de la gravedad. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo (Kg).

Volumen: Entendido como magnitud, define el espacio que ocupa un cuerpo determinado en un espacio determinado. Se rige por tres dimensiones; el alto, el ancho y el largo. La unidad en el Sistema Internacional es la de la longitud, pero elevada al cubo: m^3.

Temperatura: Es una propiedad física medible en cualquier cuerpo, físicamente se relaciona con el movimiento de las partículas que lo componen. Con la temperatura se busca la medida del calor o frío con la que dispone un cuerpo, además de determinar qué dirección tiene el flujo de calor en un cuerpo. Comúnmente la escala de temperatura es la escala Celsius, aunque se cuenta también con las escalas Kelvin y Fahrenheit.

Densidad: Nos indica cuánta masa hay en una unidad de volumen:

Densidad=masa/volumen

La densidad comúnmente se expresa en unidades de gramos (g) sobre centímetros cúbicos (〖cm〗^3).

Como se ha mencionado anteriormente de manera muy breve, la medición aparate de los grandes aportes que brinda a todo lo relacionado con aspectos cuantitativos, nos ayuda a mejorar como investigadores, ya que por medio de la práctica podemos ir perfeccionando nuestro nivel de observación, pues somos más cuidadosos y podemos tener en cuenta pequeños detalles que a simple vista no parecen ser relevantes pero que realmente marcan una diferencia a la hora de hacer una medición, además a partir de diferentes medidas del mismo objeto o sustancia, se pueden realizar comparaciones que nos permitirán saber si entre los datos tomados existe precisión o exactitud de tal forma que se obtengan mejores resultados en el momento de analizar.

Para complementar la información también es importante tener en cuenta algunos conceptos básicos de la estadística; la cual se encarga de recopilar, organizar y resumir datos, con el objetivo de comprender mejor lo que se está estudiando.

Medida de tendencia central o de localización: Es un valor alrededor del cual un conjunto de datos estadísticos se encuentra.

Media: Es el valor promedio de un conjunto de datos cuantitativos. (Se realiza la suma de todos los datos, y este resultado se divide en el número total de datos).

Mediana: Es aquel valor que divide al conjunto de datos en dos subconjuntos de igual cantidad de elementos: La mitad son mayores que ese valor y la otra mitad son menores. (x_med)

Moda: Es el valor que se presenta con más frecuencia en un conjunto de datos.

Ahora veremos lo que debemos tener en cuenta a la hora de analizar lo datos que se han dispersado para uno y otro lado del “punto medio” de la información. Vamos a hablar de la dispersión o variación.

Medidas de dispersión para datos no agrupados:

Media aritmética:

X ̅= (x_1+x_2+⋯+x_m)/m=(∑_(k=1)^m▒x_k )/m

Desviación media: Es la media aritmética de los valores absolutos de las desviaciones de las observaciones respecto a la media aritmética.

Desviación media= (|x_1-X ̅ |+|x_2-X ̅ | +⋯+|x_m-X ̅ |)/m=(∑_(k=1)^m▒|x_k-X ̅ | )/m

Desviación mediana: Es la media aritmética de los valores de las observaciones respecto a la mediana.

Desv.mediana= (|x_1-x_med |+|x_2-x_med | +⋯+|x_m-x_med |)/m=(∑_(k=1)^m▒|x_k-x_med | )/m

Varianza: Es la suma de las desviaciones al cuadrado, de los valores de la variable x respecto a su media aritmética, dividida entres el número de datos menos 1.

Var(X)=S^2=(〖〖(x〗_1-X ̅)〗^2+〖〖(x〗_2-X ̅)〗^2+⋯+〖(x_m-X ̅)〗^2)/(m-1)=〖(∑_(k=1)^m▒〖〖(x〗_k-X ̅ 〗))/(m-1)〗^2

Desviación estándar: Es la raíz cuadrada de la varianza. Las unidades de esta medida son las mismas que las unidades de los datos de la variable X.

Desv.estándar de X:S=√((〖〖(x〗_1-X ̅)〗^2+〖〖(x〗_2-X ̅)〗^2+⋯+〖(x_m-X ̅)〗^2)/(m-1))=√((∑_(k=1)^m▒〖〖(x〗_k-X ̅ 〗))/(m-1))

Los conceptos anteriores no son muy útiles a la hora de determinar la relación que existe entre los datos obtenidos.

Vamos a tener en cuenta la geometría de los sólidos regulares:

Un sólido regular será una forma geométrica tridimensional, es decir, que se proyecta en tres dimensiones; largo, alto y ancho.

Los poliedros se clasifican en regulares e irregulares, en esta ocasión sólo nos involucraremos con los regulares; son aquellos cuyas caras son polígonos regulares, congruentes entre sí. Existen solamente cinco poliedros regulares: Tetraedro (4 caras), hexaedro (6 caras), octaedro (8 caras), dodecaedro (12 caras), e icosaedro (20 caras). Debido a que la temática principal es la medición es importante que conozcamos la forma teórica de calcular el volumen de un sólido regular.

En el caso de un cubo, que es el elemento medido en la práctica, el volumen del mismo se obtiene de la siguiente manera: V=l×a×h

Donde l corresponde al largo, a al ancho y h a la altura del sólido.

A grandes rasgos lo que se pretende con la práctica es tener clara la importancia de la medición y el hecho de que su registro y análisis se realice de la manera más pulcra y cuidadosamente posible, además de ayudar a adquirir, potenciar o mejorar el manejo de diferentes instrumentos usados para medir masas y volúmenes. También es importante que se entiendan los

...