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MEDICIÓN Y CÁLCULO DE ERRORES EN LA EXPERIMENTACIÓN I. OBJETIVOS:
- Comprender el proceso de medición y expresar correctamente el resultado de una medida realizada.
- Determinar la densidad y peso específico del material.
- Comparar la densidad del material con la más aproximada existente en tablas. III. MARCO TEÓRICO: MEDIR Es una comparación de una magnitud desconocida con una magnitud conocida o patrón. A todo el conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de una magnitud le denominaremos medición. Los tipos de medición son: a) Medición directa: Se obtiene directamente por observación al hacer la comparación de la cantidad desconocida (objeto) con el instrumento de medición o patrón. Por ejemplo: Medir la longitud de una mesa de madera con una wincha (alcance máximo: m). b) Medición indirecta: Se obtiene como resultado de usar fórmulas matemáticas y cantidades físicas derivadas que son función de una serie de medidas directas. Por ejemplo: El cálculo de densidad de un cilindro de aluminio conociendo su masa y volumen. EXACTITD Y PRECISIÓN DE UNA MEDICIÓN a) Exactitud: Indica el grado de concordancia entre un valor medido y un valor considerado verdadero. El único tipo de medición totalmente exacta es el contar objetos, las demás mediciones contienen errores. La exactitud si se relaciona con el valor verdadero. b) Precisión: Es el grado de concordancia entre los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto, bajo condiciones específicas. La precisión no necesariamente se
relaciona con el valor verdadero. TEORÍA DE ERRORES En una medición se cometen imperfecciones que dan lugar a un error en el resultado de medida. Tradicionalmente, el error está constituido por dos componentes: a) Error aleatorio: Es fruto del azar, debido a causas difíciles de controlar como las condiciones ambientales. En mediciones repetidas varía de manera impredecible. b) Error sistemático: Varía de manera predecible y en mediciones repetidas permanece constante. Entre los principales errores sistemáticos se encuentran las aproximaciones de ecuaciones, redondeo de cifras, errores instrumentales (ajuste en cero) y de observación. Los errores descritos pueden cuantificarse y expresarse mediante: a) Error absoluto: es el valor experimental 𝑉𝑒𝑥𝑝 menos el valor referencial 𝑉𝑟𝑒𝑓 b) Error relativo: es el cociente entre el error absoluto y el valor referencial 𝑉𝑟𝑒𝑓 c) Error relativo porcentual: representa el producto del error relativo por 100.
Leyes físicas: análisis de la dependencia entre variables
ESPECIFICACIONES DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES:
Vernier: El vernier también llamado pie de rey es un instrumento de medida lineal con alta precisión que se usa desde el siglo 17, consta de dos partes principales: una parte fija que es una regla ésta puede venir con dos sistemas métricos: el sistema internacional en cm y el sistema inglés en pulgadas. La segunda parte sería móvil, está es una parte corredera que se desliza con la regla.
CALCULOS Y RESULTADOS
Desviación estándar Altura Incertidumbre por imperfecta repetitividad
- 25764 9
- 5008 √ 10 σ=0.5008 𝜟𝒙𝟐 = 𝟎. 20 Incertidumbre por división de escala o Incertidumbre Total resolución del instrumento (ALTURA) 𝜟𝒙 = √(𝟎. 𝟎𝟏)𝟐+ (𝟎. 𝟐𝟎)𝟐 𝜟𝒙 = 𝟎. 𝟐𝟎
Desviación estándar Diámetro Incertidumbre por imperfecta repetitividad
- 061 9
- 0823 √^10 σ=0.0823 𝜟𝒙𝟐 = 𝟎. 03 Incertidumbre por división de escala o Incertidumbre Total resolución del instrumento (DIÁMETRO) 𝜟𝒙 = √(𝟎. 𝟎𝟏)𝟐+ (𝟎. 𝟎𝟑)𝟐 𝜟𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟑
Área de la base del cilindro y su respectiva incertidumbre
Volumen del cilindro y su respectiva incertidumbre
CUESTIONARIO:
1. ¿Como se registra un dato experimental? Explica con tus propias palabras para cada instrumento utilizado en la práctica de laboratorio. (vernier y balanza de tres brazos)
➢ Vernier
Se empieza leyendo la escala principal, que da una medida aproximada. Luego, se lee la escala del nonio, que proporciona una precisión adicional. Ambas lecturas se suman para obtener la medida final, que se registra con la mayor cantidad de decimales que permita el instrumento, generalmente milímetros.
➢ Balanza de tres brazos
Se ajustan los contrapesos de los tres brazos de la balanza hasta lograr que el indicador esté en equilibrio. Cada brazo ofrece una lectura parcial (centenas, decenas, y unidades de gramos), que se suman para obtener la masa total del objeto. El valor final se registra en gramos, con la precisión que permite la balanza.
2. ¿Explique en qué consiste la resolución mínima del instrumento? ¿Está asociada a algún tipo error en la medición? La resolución mínima limita la precisión de las mediciones y contribuye al error de medición, ya que cualquier valor medido puede tener una incertidumbre igual a la resolución del instrumento. 3. ¿Se puede disminuir el error de una medición? ¿Cómo y por qué? Sí, se puede disminuir el error de una medición. ¿Cómo? ➢ Utilizando instrumentos de medición más precisos. ➢ Realizando múltiples mediciones y promediándolas. ➢ Reduciendo la variabilidad en la medición, como la temperatura o la humedad. ➢ Utilizando técnicas de medición más avanzadas, como la medición láser. ➢ Calibrando regularmente los instrumentos de medición.
¿Por qué? ➢ Para obtener resultados más precisos y confiables. ➢ Para reducir la incertidumbre en la medición. ➢ Para mejorar la exactitud y la precisión en la medición. ➢ Para obtener resultados que estén más cerca del valor real. ➢ Para tomar decisiones más informadas basadas en datos precisos.
4. ¿Cómo se obtiene el valor verdadero para una magnitud física? ¿Qué interpretación tiene esta expresión? No es posible obtener el valor verdadero de una medición ya que todo proceso de medición esta afectado por un error, dicho error es el que limita la cantidad de cifras que deben colocarse en una medida. 5. ¿Cómo podría reducir la incertidumbre en las mediciones reportadas en las tablas de la experimentación? Reducir la incertidumbre en las mediciones reportadas en las tablas de experimentación es fundamental para garantizar la precisión y la fiabilidad de los resultados. Aquí algunas estrategias. ➢ Calibración de Equipos: Asegúrate de que los instrumentos de medición estén calibrados correctamente. ➢ Control de Condiciones Ambientales: Mantén constantes las condiciones ambientales durante las mediciones. ➢ Repetibilidad: Realiza mediciones repetidas para evaluar la consistencia de los resultados. 6. Medidas Directas: Calcular el diámetro, altura y masa del cilindro con su respectiva incertidumbre por repetitividad utilizando los datos experimentales tomados en la práctica de laboratorio. - Diámetro:
σ=0.
- 025 9 σ=0.
- Incertidumbre por repetividad:
√^10
7. Medidas Indirectas: Calcular el área de la base del cilindro y su respectiva incertidumbre. Utiliza los datos experimentales de la práctica y aplica la fórmula - Área de la base:
- Medidas Indirectas: Calcular el volumen, densidad e incertidumbre de cilindro respectivamente.**
OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Observaciones: Cada uno de los integrantes han comprendido con exactitud el tema que hemos abordado. Conclusiones: ➢ Después de calcular las medidas y peso del cilindro, llegamos a la conclusión de que no siempre las medidas son exactas, pueden variar en un mínimo margen del 5%. ➢ Nosotros siempre hemos confiado en los sistemas de medición, pensado que eran exactas, pero, pudimos darnos cuenta que cambiando la posición del elemento puede cambiar la medida y peso, alterando diferentes valores como: volumen, área, densidad, etc.
Recomendaciones: Para un posible futuro informe a trabajar en grupo se
debe coordinar una mejor planificación para llevar a cabo la realización del estemismo, teniendo en cuenta el horario disponible de cada integrante.
BIBLIOGRAFÍA:
Edwin Guillén. Recuperado de: https://educast.pucp.edu.pe/video/9511/coloquio_de_fisicametrologia_el_e studio_cientific o_de_la_medicion_y_algunas_de_sus_aplicaciones Hewitt, P. G, Física conceptual, (Pearson Educación, México, 1999)
- Edwin Guillen. Diapositivas: “Incertidumbre en la Medición U”. II Seminario de Metrología: La ciencia de la medición, sus principios y aplicaciones” (SNM- INDECOPI).
ANEXOS:
