Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas Universidad Nacional Mayor de San Marcos Laboratorio 1: MEDICIONES Integrantes: KOIKE JARA ALMONTE, Ignacio FARRO OCHOA, Felipe PEÑA FERNANDEZ, Luis Ángel HUILLCA ALARCON, Edson Joel Docente: MESTANZA, Fernando
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Laboratorio 1: MEDICIONES
Integrantes:
KOIKE JARA ALMONTE, Ignacio
FARRO OCHOA, Felipe
PEÑA FERNANDEZ, Luis Ángel
HUILLCA ALARCON, Edson Joel
Docente:
MESTANZA, Fernando
2010
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
INTRODUCCION
Se consideran Ciencias experimentales aquellas que por sus características y, particularmente por el tipo de problemas de los que se ocupan, pueden someter sus afirmaciones o enunciados al juicio de la experimentación. En un sentido científico la experimentación hace alusión a una observación controlada;
En otros términos, experimentar es reproducir en el laboratorio el fenómeno en estudio con la posibilidad de variar a voluntad y de forma precisa las condiciones de observación.
La Física y la Química constituyen ejemplos de Ciencias experimentales. La historia de ambas disciplinas pone de manifiesto que la experimentación ha desempeñado un doble papel en su desarrollo. Con frecuencia, los experimentos científicos sólo pueden ser entendidos en el marco de una teoría que orienta y dirige al investigador sobre qué es lo que hay que buscar y sobre qué hipótesis deberán ser contrastadas experimentalmente. Pero, en ocasiones, los resultados de los experimentos generan información que sirve de base para una elaboración teórica posterior. Este doble papel de la experimentación como juez y guía del trabajo científico se apoya en la realización de medidas que facilitan una descripción de los fenómenos en términos de cantidad.
La medida constituye entonces una operación clave en las ciencias experimentales.
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
OBJETIVOS
1. Describir, Identificar y reconocer los diversos instrumentos de medida, e interpretar sus lecturas mínimas.
2. Describir, entender y aplicar las características de las mediciones directas e indirectas.
3. Explicar el grado de precisión y propagación de incertidumbres en los procesos de medición.
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
REVISION BIBLIOGRAFICA
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.
Es determinar la dimensión de la magnitud de una variable en relación con una unidad de medida preestablecida y convencional.
Se conocen algunos sistemas convencionales para establecer las unidades de medida: El Sistema Internacional y el Sistema Inglés.
Es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Teniendo como punto de referencia dos cosas: un objeto (lo que se quiere medir) y una unidad de medida ya establecida ya sea en Sistema Inglés, Sistema Internacional, o una unidad arbitraria.
Al resultado de medir lo llamamos Medida.
Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema que observamos. Por otro lado, no hemos de perder de vista que las medidas se realizan con algún tipo de error, debido a imperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor, errores experimentales, por eso, se ha de realizar la medida de forma que la alteración producida sea mucho menor que el error experimental que se pueda cometer.
Medida directa
La medida o medición diremos que es directa, cuando disponemos de un instrumento de medida que la obtiene, así si deseamos medir la distancia de un punto a a un punto b, y disponemos del instrumento que nos permite realizar la medición, esta es directa.
Errores en las medidas directas
El origen de los errores de medición es muy diverso, pero podemos distinguir:
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
Errores sistemáticos: son los que se producen siempre, suelen conservar la magnitud y el sentido, se deben a desajustes del instrumento, desgastes etc. dan lugar a sesgo en las medidas.
Errores aleatorios: son los que se producen de un modo no regular, variando en magnitud y sentido de forma aleatoria, son difíciles de prever, y dan lugar a la falta de calidad de la medición.
Error absoluto
El error absoluto de una medida es la diferencia entre el valor de la medida y el valor real de una magnitud (valor tomado como exacto).
Error relativo
Es la relación que existe entre el error absoluto y la magnitud medida, es adimensional, y suele expresarse en porcentaje.
“La batalla más grande que la ciencia ha librado a través
del siglo XVIII, ha sido haber vencido a la naturaleza,
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
tomándole el SISTEMA DE PESAS Y MEDIDAS”
Napoleón Bonaparte
PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS
1. Con la balanza mida las masas del cilindro metálico y la placa de metal. Tome como mínimo cinco medidas de cada una.
a) ¿Cómo son las medidas entre sí?
Rpta: Difieren dentro de un marco de variación mínimo, muchos provocados por no calibrar correctamente la balanza.
b) ¿Hay necesidad de tener más de una medida o basta con sola una? ¿En qué casos?
Rpta: Si, puesto que no siempre se llegaba a tener la mismo peso, era necesario para hallar un peso promedio.
c) ¿Qué comentarios puede formular sobre la balanza utilizada?
Rpta: La balanza como instrumento mecánico de medición es muy necesaria para hacer mediciones en nuestra vida cotidiana, pero no es siempre correcto su lectura, debido a las diversas circunstancias del medio ambiente.
2. Con el calibrador vernier procede a medir el cilindro de metal con orificio cilíndrico hueco y una ranura que es casi paralelepípedo, realice como mínimo 5 mediciones de cada longitud.
- Mida el diámetro D y la altura H.- Mida el diámetro d0 y la profundidad h0 del orificio cilíndrico.- Mida las dimensiones de la ranura paralelepípedo que posee el cilindro metálico.
Tome la placa de metal y proceda a medir el ancho y el largo de este objeto. Realice como mínimo 5 mediciones de cada longitud.
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
a) ¿Cómo son las medidas entre sí?
Rpta: Casi iguales, el calibrador de vernier muestra indicadores muy similares en todos los casos.
b) ¿Hay necesidad de tener más de una medida o basta con sola una? ¿En qué casos?
Rpta: De todos modos es necesaria tener más medidas para tener un rango específico de valores que puede tomar.
c) ¿Qué comentarios puede formular para el caso del vernier utilizado?
Rpta: El vernier es un instrumento que nos da medidas más exactas, necesarias en trabajos de dibujo y diseño a escalas.
3. Con el micrómetro mida el espesor de la lamina de metal. Realice como mínimo 5 medidas y responda:
a) ¿Cómo son las medidas entre sí?
Rpta: Muy pequeñas, con un margen similar de variación que nos indica que la posición en la cual coloquemos la lamina es muy importante para obtener un peso más exacto.
b) ¿Hay necesidad de tener más de una medida o basta con sola una? ¿En qué casos?
Rpta: Para el caso del micrómetro con una sola medida es necesaria ya que contiene un rango de variación mínimo
c) ¿Qué comentarios puede formular para el caso del vernier utilizado?
Rpta: Que sirve en gran medida para mediciones más precisas.
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
x ± x
(mm)
Volumen (Vt)
(cm3)
Volumen(Ve) (cm3)
Volumen (Vp)
(cm3)
Medida
z ± z
(mm)
21.4596191± 1.23657764
3.162236842± 0.0048143297
19.50542704± 0.3006589326
Densidad
p ± p
(g / cm3)
0.642136281 ±
0.0374686162
8.095535306 ±
0.0786307804
2.63178037 ±
0.0414744287
CUESTIONARIO
1. Coloque el error absoluto y halle el error relativo y el error porcentual cometido en la medida del volumen del cilindro.
Z Er E%
0,2223099166 0,0027585037 0,27585037
2. Coloque el error absoluto y encuentre el error relativo y el error porcentual que ha resultado al obtener la medida del volumen de la placa de vidrio y/o metal y del tarugo.
Cuerpo Z Er E%
Placa 0,3006589326 0,0154141169 1,54141169
Tarugo 1,236577642 0,0576234664 5,76234664
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
3. Halle el error relativo y el error porcentual de la densidad del cilindro y de la esfera metálica. Exprese la medida con estos errores
4. Con la ayuda de tablas de densidades, identifique los materiales de los cuerpos medidos en el experimento. Dichas tablas se encuentran en textos, o en “Handbooks”, de Física.
Cuerpo pexp pteó Clase de sustancia que se identifica
Cilindro
Metálico
6,171923438 6,4 HIERRO
Placa de Metal
o Vidrio
2,63178037 2,643 ALUMINIO
Tarugo 0,642136281 0,689 ARCE DULCE
Esfera
Metálica
8,095535306 8,153 BRONCE
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
5. Considere los valores de las tablas como valores teóricos. Halle el error experimental porcentual de las densidades.
Vc=80,59075992 ± 0,2223099166 cm3 mc=497,4 ± 0,2621320343 g
Z=mc/Vc=497,4/80,59075992=6,171923438 g/cm3
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
Z=(6,171923438) (0,000007887)=0,0173331083 g/cm3
pc=6,171923438 ± 0,0173331083 g/cm3
DENSIDAD DEL TARUGO pt=mt/Vt
Vt=21,4596191 ± 1,236577642 cm3 mt=13,78 ± 0,1264852926 g
Z=mt/Vt=13,78/21,4596191=0,642136281 g/cm3
Z=(0,642136281) (0,003404716)=0,0374686162 g/cm3
pt=0,642136281 ± 0,0374686162 g/cm3
DENSIDAD DE LA ESFERA pe=me/Ve
Ve=3,162236842 ± 0,004814003287 cm3 me=25,6 ± 0,2455760722 g
Z=me/Ve=25,6/3,162236842=8,095535306 g/cm3
Z=(8,095535306) (0,0000943396)=0,0786307804 g/cm3
pt=8,095535306 ± 0,0786307804 g/cm3
DENSIDAD DE LA PLACA pp=mp/Vp
Vp=19,50542704 ± 0,3006589326 cm3 mp=51,334 ± 0,1683384974 g
Z=mp/Vp=51,334/19,50542704=2,63178037 g/cm3
Z=(2,63178037) (0,0002483485)=0,0414744287 g/cm3
pp=2,63178037 ± 0,0414744287 g/cm3
ERROR RELATIVO Y PORCENTUAL DE LOS VOLUMENES HALLADOS
CILINDRO
Er=0,2223099166/89,26095441=0,0027585037
E%=100 Er=100(0,0027585037)= 0,27585037
PLACA
Er=0,3006589326/19,50542704=0,0154141169
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
E%=100 Er=100(0,0154141169)= 1,54141169
TARUGO
Er=1,236577642/21,4596191=0,0576234664
E%=100 Er=100(0,0576234664)=5,76234664
ERROR RELATIVO Y PORCENTUAL DE LAS DENSIDADES HALLADAS
CILINDRO
Er=0,0173331083/6,171923438=0,0028083803
E%=100 Er=100(0,0028083803)= 0,28083803
ESFERA
Er=0,0786307804/8,095535306=0,0097128574
E%=100 Er=100(0,0097128574)= 0,97128574
CONCLUSIONES Y RESULTADOS
Debido al inconveniente de la imprecisión humana y de los instrumentos nos es imposible obtener una medida exacta, no obstante podemos reducir el margen de error mediante varias mediciones y formulas
matemáticas, para obtener así un mayor grado de precisión.
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
El grado de precisión puede ser tan bueno como uno lo desee usando los instrumentos adecuados, calibrándolos y tomando las precauciones necesarias
El manejo cuidadoso de los instrumentos tanto en la calibración de estos como en el uso de los mismos es una habilidad que se perfecciona con la práctica, pudiendo llegar a ser muy buenos experimentadores.
Es recomendable realizar los procesos de medición en un ambiente cuya iluminación sea correcta y con los instrumentos en buen estado.
BIBLIOGRAFIA
Física para ciencias e ingeniería (primera edición)Tipo: libro Autores:
Laboratorio de Física I Facultad de Ciencias Físicas
Howard Grotch John p. Mcelvey
Física parte iTipo: libro Autores: David Halliday Robert Resnick
Física volumen 1 (cuarta edicion)Tipo: libro Autores: David Halliday Kenneth s. Krane Robert Resnick
Introducción a la física mecánicaTipo: libro Autores: José Enrique Barradas Guevara Miguel Ángel Soriano Jiménez
Física para estudiantes de ciencias e ingeniería tomo ITipo: libro Autores: Federick Bueche
Física universitaria volumen i (novena edición)Tipo: libro Autores: Francis w. Sears Hugh d. Young Mark w. Zemansky Roger a. Freedman