Mediciones

MEDICIONES

Measurements

K. P. Lora, A. Mendoza, J. A. Molina, M. C. Montes

Estudiantes de Ingeniería Industrial, Universidad del Atlántico, A.A 1890, Barranquilla

08/09/2011

Resumen

Como sabemos toda teoría tiene fundamentada su validez en la comprobación con la evidencia experimental, la cual está soportada en últimas por la medición de variables físicas. Sin embargo, la medición de una cantidad física por sí sola, sin la especificación de su rango de incertidumbre, no contiene mucha utilidad en la ciencia. Esto lo podemos corroborar con el experimento en el laboratorio, el cual, utilizando un tornillo micrométrico, un calibrador y la balanza pudimos medir masa y volumen de una esfera y un cilindro para hallar la densidad de dichos objetos.

Palabras claves: Rango de incertidumbre, tornillo micrométrico, calibrador, densidad.

Abstract

As we know the whole theory is based on checking its validity with experimental evidence, which is ultimately supported by the measurement of physical variables. However, measuring a physical quantity itself, without specifying its range of uncertainty, it’s not so useful in science. This can be corroborated with the experiment in the laboratory, which, using a micrometer screw, a gauge and the balance, we could measure mass and volume of a sphere and a cylinder to find the density of such objects.

Keywords: Range of uncertainty, micrometer screw, gauge, density.

1. Introducción

La medición es la determinación de la proporción entre la dimensión o suceso de un objeto y una determinada unidad de medida. La dimensión del objeto y la unidad deben ser de la misma magnitud. Una parte importante de la medición es la estimación de error o análisis de errores. Cuando realizamos mediciones concluimos que la medición es precisa o exacta pero es importante tener claro ambos conceptos. La precisión es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones (lo cual no garantiza que el valor medido sea el valor real). Mientras que la exactitud es la capacidad de un instrumento de reportar un valor cercano al real. Si observamos bien las definiciones de precisión y exactitud podemos darnos cuenta que ninguna medición realizada es completamente correcta, ya sea por el instrumento utilizado o por características propias del sujeto que es medido. Dicha incerteza se denomina error experimental o incertidumbre.

Los errores en las mediciones pueden deberse a el error humano, depende de la habilidad de manejar el instrumento o falta de conocimiento de los procedimientos adecuados para efectuar las observaciones; del mal funcionamiento de los instrumentos; puede deberse al calibrado defectuoso de los instrumentos, errores de cero, balanza de brazos desiguales, un cilindro (probetas) cuyos intervalos sean demasiado cortos; errores accidentales; agotamiento de los ojos, errores de apreciación del observador, fluctuaciones de presión y temperatura.

2. Fundamentos Teóricos

En las prácticas del laboratorio es de gran importancia ser precisos a la hora de realizar una medición; ya que de ésta depende casi todo el éxito de la experiencia. Es aquí donde juegan un papel importante los instrumentos de medición, los cuales deben ser empleados dependiendo de los resultados que se deseen obtener. Dentro de estos aparatos podemos encontrar el calibrador que es un instrumento mecánico para la medición lineal de exteriores, cuya precisión se debe en gran medida a la exactitud de la graduación de sus escalas, el diseño de las guías del cursor, el paralelismo y perpendicularidad de sus cursores. Igualmente hallamos el tornillo micrométrico, que se usa para longitudes menores a las que puede medir el calibrador, aparte de contar con una escala fija y una móvil que se desplaza por rotación.

3. Desarrollo experimental

Primeramente, se hizo el debido reconocimiento y acercamiento con los aparatos de medición. Todo esto para permitir que el grupo de trabajo se familiarizara con los instrumentos y de esta forma garantizar un buen desempeño en el transcurso de la experiencia. Seguidamente, se optó por hallar la medida correspondiente al diámetro de la esfera con la utilización del calibrador; para luego corroborar y garantizar la precisión del determinado valor, empleando el tornillo micrométrico. Más tarde se reprodujo éste mismo procedimiento, pero esta vez con el fin de hallar la medida del diámetro y la altura del cilindro. Finalmente con la ayuda de la balanza se determinó la masa en onzas tanto de la esfera como del cilindro; sobra aclarar q para mantener la esfera estable en dicho instrumento, se debió posarla en una base previamente pesada y cuyos valores fueron restados para últimamente obtener la masa de la esfera.

4. Cálculos y análisis de resultados

Con los diversos avances en el campo de la medición, se han ido creando nuevos y sofisticados aparatos que nos permiten la comparación de patrones de manera más exacta y sencilla. Este es el caso de la experiencia realizada anteriormente donde podemos llegaremos a partir de un calibrador, un tornillo micrométrico y una balanza a procedimientos que nos permitirán conocer datos y relaciones matemáticas entre ellos.

Con el uso del calibrador y con las medidas tomadas de la esfera de hierro tenemos:

Mediante la exactitud de la graduación de sus escalas, el diseño de las guías del cursor, el paralelismo y perpendicularidad de sus palpadores, la mano de obra y la tecnología en su proceso de fabricación, el calibrador nos permitió obtener los siguientes datos, respecto a la esfera:

V_esf=3/4 πr^3 V_esf=〖1767.14 mm〗^3 r=7.50 mm ∆r=0.05 mm ∆V=dV/dr ∆r dV/dr=3/2 πr^2

Entonces reemplazamos: ∆V=3/2

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