PRACTICA # 8 - Universidad de Antioquia

Universidad de Antioquia
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LABORATORIO DE FISICA
EJEMPLO DE INFORME DE PRACTICA
El siguiente informe modelo incluye todas las secciones que debe incluir un informe de
práctica de laboratorio.
Las prácticas tienen, en general, dos tipos de objetivos. Uno, en que el resultado no se
puede preveer con anticipación, como cuando se pretende medir cualquier propiedad física
de una sustancia (por ej. “viscosidad de la glicerina” o el “calor específico de un sólido
desconocido” o la “densidad de una sustancia” como es el caso del informe que se presenta
a continuación). El otro tipo de objetivo es el de verificar el comportamiento de una ley. En
este último caso hay un valor esperado contra el que se pueden comparar los resultados.
Objetivos de este estilo son “verificar la ley de Hooke” o “verificar la ley de Ohm”.
1. Objetivo: Medir la densidad de un material desconocido de forma cilíndrica.
2. Introducción
Las mediciones de densidad constituyen una técnica analítica importante en gran variedad
de circunstancias. En particular se mencionarán dos aplicaciones de esta técnica en los
automóviles y en la medicina.
a) Automóviles.
Líquidos de baterías. Puede conocerse el estado de carga de una batería de automóvil
midiendo la densidad del electrolito, que es una solución de ácido sulfúrico. Cuando la
batería se descarga el ácido sulfúrico (H2SO4) se combina con el plomo en las placas de
batería y se forma sulfato de plomo insoluble (PbSO4), disminuyendo la concentración de la
solución (se sedimenta en el fondo de la batería un material sólido y pesado). La densidad
de la batería varía de 1.30 g.cm-3 para una batería totalmente cargada a 1.15 g.cm-3 para otra
descargada.
Anticongelantes. De igual forma un anticongelante permanente es, por lo general, una
solución de etilenglicol (densidad 1.12 g.cm-3) en agua con pequeñas cantidades de aditivos
para retardar la corrosión. La concentración de glicol, que determina el punto de
congelación de la solución, puede determinarse por una sencilla medición de densidad.
Estas mediciones se realizan en forma rutinaria en las estaciones de servicio con ayuda de
un simple densímetro, con el que la densidad se mide por observación del nivel de flotación
de un cuerpo calibrado en una muestra solución.
b) Medicina. En medicina, las mediciones de las densidades tienen muchas aplicaciones;
ejemplos de ello son las que se realizan en fluidos del cuerpo humano como la sangre y la
orina.
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Sangre. La densidad de la sangre humana normal varía
entre 1.04 – 1.06 g.cm-3
aproximadamente. Como la densidad aumenta con la concentración de glóbulos rojos, una
densidad anormalmente baja puede indicar anemia.
Orina. Igualmente, la densidad normal de la orina está alrededor de 1.02 g. cm -3. Cierto
tipo de enfermedades produce aumento de la secreción de sustancias en forma de sales lo
que lleva a un incremento de la densidad de la orina.
En esta práctica se probará la simplicidad y la potencia del método de medición de
densidad para caracterizar un material.
3. Marco teórico:
a) Definiciones. Densidad: Medida de la cantidad de materia que ocupa un volumen
determinado. La densidad de un material homogéneo se define como su masa por
unidad de volumen. Sus unidades en el sistema internacional son el kilogramo por
centímetro cúbico (1 Kg.cm-3). .Masa: Cantidad de materia. Volumen: Sección del
espacio tridimensional.
b) Ecuaciones3
m
V
V c  r 2  h


m
4m

r 2  h D 2  h
[Ec. 1]
donde Vc = volumen de un cilindro, h = altura, r = radio y D = diámetro.
La fórmula para el error4 en el cálculo de la densidad es:
 

4m  m
D h 
2



2
D  h  m
D
h 
[Ec. 2]
donde, m, D y h son los errores absolutos en la densidad, la masa, el diámetro y
la altura. Se muestra que la variable de medición crítica es el diámetro, pues es el que
tiene el mayor impacto sobre el error.
3
En el marco teórico se coloca la ecuación en términos de las variable a medir directamente. Por esta razón
hemos escrito la variable a medir en términos del diámetro y no el radio.
En el caso de que se tratase de un objetivo del tipo “verificar una ley”, el error se puede calcular como la
diferencia entre el valor teórico (predicho por la ley) y el valor experimental dividida por el valor
experimental y expresada en porcentaje:
4
Error _ relativo 
Vteor  V exp
Vteor
x100%
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4. Instrumentos: Se utilizaron de dos equipos con las siguientes características (una regla
normal graduada en milímetros y una balanza).
Equipo
Rango
Regla
Balanza
0-16 cm
0-350 g
Constante de
instrumento
0.1 cm / div
0.2 g / div
Sensibilidad
10 div / cm
5 div / g
5. Montaje experimental:
6. Resultados de medición (pre-informe):
Variable
Diámetro =
Altura =
Masa
=
Mediciones
D  D
=
3.5 cm  0.1 cm
h  h
=
12.5 cm  0.1 cm
m  m
=
326.1  0.2 g
El error relativo en la medición del diámetro es 0.1 cm / 3.5 cm = 0.0286 = 2.86 %
El error relativo en la medición de la altura es 0.1 cm / 12.5 cm = 0.008 = 0.8 %
El error relativo en la medición de la masa es 0.2 g / 326.1 g = 0.00061 = 0-06%
7. Cálculos y errores. Reemplazando los resultados en la Ec. 1 y en la Ec. 2 del marco
teórico, se tiene:

4m
4(326.1g )
g

 2.648 3
2
2
D h   (3.5cm)  (12.8cm)
cm
4m  m
D h 
0.1 0.1 
 0.2
2

2

  2.648 

2 
D h  m
D
h 
3.5 12.8 
 326.1
g
 0.1736 3
cm
 
Por tanto, el valor de la densidad a reportar según nuestro montaje experimental y
equipos utilizados es
Densidad     (2.648 0.174) g / cm3
El error relativo en la medición de la densidad es 0.174 / 2.648 = 6.57 %
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Redondeando al número adecuado de cifras significativas, se tiene:
Densidad (2.6  0.2) g / cm3
8. Conclusiones
Las conclusiones son la parte más importante del informe. En general incluyen cuatro
secciones
8.1 Resumen de resultados. Utilizando una regla que genera un error relativo de cerca del
2.86% en la medición del diámetro y de menos del 0.8% en la medición de la altura del
cilindro, y una balanza que produce un error relativo de 0.06% en la medición de la masa,
logramos obtener un valor de la densidad de 2.6  0.2 g / cm3 que representa un error
relativo del 7,7%
8.2 Comentarios acerca de los resultados y dificultades. El error relativo más significativo
es el del diámetro. Debido a que la densidad depende del cuadrado del diámetro, este error
afecta el doble en las operaciones. Además, como el valor del diámetro es el que está más
cerca de la constante de instrumento de la regla, su error relativo es el más grande de la tres
variables medidas. Por tanto, concluímos que la variable crítica en la medición de la
densidad es el diámetro.
8.3 Recomendaciones para mejorar el resultado de la práctica. Si se desea hacer una
medición con menor intervalo de error, es más importante concentrarnos en un equipo que
pueda medir el diámetro con mayor precisión (por ejemplo un nonio). Una mejora sólo en
la precisión de la balanza, por ejemplo, sería injustificada.
8.4 Discusión sobre la utilidad de los resultados y comparación con otros resultados.
Viendo la homogeneidad del objeto el grupo decidió comparar densidad obtenida con tablas
de densidades para diferentes materiales reportadas en libro de texto o en la tabla periódica.
El valor resulta significativamente parecido al del aluminio (2.65 gramos / mililitro). Si a
esto agregamos la coloración que plateada de la muestra, podemos suponer con razonable
argumentación que se trata de un cilindro de aluminio puro. La tabla periódica no muestra
otro material con una densidad parecida. Como comentario general podemos afirmar que
una buena manera de identificar materiales es por su densidad aunque hay que apoyarse en
otras propiedadades para confirmar este resultado fuera de toda duda.
9. Bibliografía
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Tabla períodica de los elementos. Ed. Trillas, 1994.
“Density”. Ed Sullivan.
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