practica 1 medicicones y errores

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PRÁCTICA 1: MEDICIONES Y ERRORES
Nombre de la asignatura:
Código de la asignatura:
__FISICA______
______________
1. NORMAS DE SEGURIDAD
El encargado de laboratorio y el docente de la asignatura antes de comenzar a desarrollar cada práctica indicaran las normas de
seguridad y recomendaciones para el uso correcto de los equipos requeridos.



2. OBJETIVOS
Determinar las incertidumbres a partir de los instrumentos de medición, realizadas mediante mediciones directas, indirectas.
Comparar la medición de una magnitud realizada en forma directa y en forma indirecta.
Aplicar métodos estadísticos para calcular incertidumbres.
3. MATERIALES Y RECURSOS FÍSICOS
Maleta
Mecánica MA2
CANTIDAD
NOMBRE
OBSERVACIONES
2
Metro de Hule y metálico
1
Regla de madera o triple decímetro
1
Calibrador
1
Tornillo micrométrico
1
Cronometro
1
Cilindro hueco
2
Prismas
Rectangular y cuadrado
2
Esferas con tornillo
Aluminio, latón
1
Mordaza con Varilla
1
Nuez doble
1
Pinzas de bureta
1
Tornillo de mesa
1
Varilla soporte
1,5m
Hilo de seda
Los materiales adicionales que no figuran lo deben traer los alumnos, “leer la guía”
4. MARCO TEÓRICO
Una medición x es el resultado de una operación humana de observación mediante la cual se compara una magnitud con un patrón de
referencia.
Las fuentes de incertidumbre x en el uso y manipulación de los instrumentos de medida en el laboratorio, son responsabilidad de las
personas que trabajan con ellos y pueden deberse a los siguientes factores: La naturaleza de la magnitud que se mide, El instrumento de
medición, El observador, Las condiciones externas. Por eso, es importante conocer algunos conceptos relacionados con los aparatos y la
calidad de las medidas que con ellos se efectúan.
En consecuencia, toda medición es una aproximación al valor real y por lo tanto siempre tendrá asociada una incertidumbre o error. Los
errores o incertidumbres se clasifican en de escala, aleatorios y sistemáticos. Las que se pueden realizar sobre un objeto de estudio
pueden ser directas e mediciones indirectas.
El proceso para determinar la incertidumbre o error mediante métodos estadístico si realizamos x , x , x , ... x veces la medida directa
1
2
3
n
de una magnitud x, los diferentes valores se agruparán alrededor de un cierto valor promedio x que nosotros vamos a denominar como
“mejor valor” en una sola determinación, y aún dos, que den casualmente el mismo valor no son garantía de una buena medida. Por
ello deben realizarse, como mínimo de 5 a 10 medidas de cada magnitud x.
El
promedio
x
de
una
muestra
o
conjunto
de
mediciones x1 , x 2 , x3 ,⋅⋅⋅⋅, xN está dado por
“… porque la CALIDAD es nuestro compromiso”
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x
Que el error
x1  x2  ...  xN  xi

N
N
 i asociado a cada una de las medidas respecto del valor
 i  xi  x
y que la incertidumbre absoluta o error absoluto
x
(1)
promedio
x
está dado por:
(2)
asociado a cada uno de los errores
i2
sobre el número total de mediciones viene
dado:
x 
 12   22  ...   N2
(3)
N
El resultado de la medida de la magnitud más precisa del valor medido de x se escribe de la forma:
Valor medido de
x  x  x ( Unidades)
(4)
Que representa un intervalo seguro donde estarán cada una de las mediciones.
x  x  x  x  x

x
r 
x
Se define incertidumbre relativa o error relativo
(5)
el cociente entre el la incertidumbre absoluta o error absoluto
x . Es decir,
(6)
 %, equivale al error relativo multiplicado por 100 por ciento.
x
 %  ( )100%  ( )100%
(7)
x
La incertidumbre relativa porcentual o error relativo porcentual
Si conocemos un valor M de una medida, o el valor teórico predicho por un modelo o formula, podemos evaluar la exactitud de nuestra
medida, la medida será exacta si el valor aceptado o teórico está dentro del intervalo de la medida. En otras palabras diremos que
nuestra medida es exacta si el error relativo con respecto al valor aceptado es menor que la incertidumbre relativa de la medida, donde el
error relativo está definido a través de:
r 
M teorico  xexperimental
(8)
xexperimental
También hablaremos de diferencia porcentual que simplemente corresponde al error relativo expresado de forma porcentual.
% 
M teorico  M experimental
M experimental
x100%
(9)
Los siguientes son algunos instrumentos de que se utilizan para realizar medidas en el laboratorio entre otro
El calibrador / Pie de Rey / Nonio / Vernier es Instrumento que consta de dos piezas que pueden desplazarse y permite medir
longitudes de hasta 12cm. con una precisión de 1/20m, Una de las piezas consta de una escala con divisiones de milímetros y la otra
posee un nonio, esto es, una escala con diecinueve divisiones, de cero a nueve y medio, que permite aumentar la precisión de la medida.
Al medir una longitud ajustamos la separación de las piezas del calibrador a dicha longitud. Identifiquemos sus partes, fig. 1: 1.
Mordazas para medidas externas. 2. Mordazas para medidas internas. 3. Varilla para medida de profundidades. 4. Escala con
divisiones en centímetros y milímetros. 5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada. 6. Nonio para la lectura de las
fracciones de milímetros en que esté dividido. 7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido. 8. Botón de
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deslizamiento y freno.
El Palmer / Micrómetro / Tornillo Micrométrico es Instrumento que permite hallar tamaños externos de objetos hasta de 5cm. con
una precisión de centésimas de mm. Consta de un tornillo que se desplaza con respecto a una armadura con dos escalas una longitudinal
que marca el desplazamiento con precisión de 0.5mm que corresponde a una vuelta completa del tornillo; y otra angular que mide
fracciones de 1/50 de vuelta, esto es, un centésimo de mm. Identifiquemos sus partes, fig. 2: 1. Tope fijo. 2. Tuerca fija en forma de
Herradura. 3. Tornillo micrométrico. 4. Cilindro graduado.
5. Tambor circular (o limbo) graduado.
5. PROCEDIMIENTO Y TALLER
Incertidumbre en el tiempo de oscilación de un péndulo de hilo.
5.1 Fije el hilo a la esfera con tornillo y elabore el montaje indicado en la figura 3.
5.2 Mida una longitud del hilo desde la parte superior donde se encuentra sujeto al suporte hasta la mitad de la esfera, aplique la ley del
péndulo para calcular el periodo de oscilación. Registre los datos halados en la tabla 1.
5.3 Desplace la plomada de la posición de equilibrio un ángulo pequeño y déjela oscilar libremente.
5.4 Calcule el tiempo de 8 oscilaciones del péndulo. Registre el resultado los datos en la tabla1. Repetir el proceso 10 veces.
Segunda parte: Incertidumbre en las medidas de longitud.
5.5 Mida el ancho y largo de la mesa utilizando primero el metro y luego con regla. Registre los datos en la tabla 2. Realizar las
conversiones a la unidad pedida en la tabla antes de registrarla.
Tercera parte: Incertidumbre en las medidas de volumen usando el calibrador. Fig.4, 5, 6.
5.6. Mida el diámetro de las esferas con el calibrador y metro de hule. Registre los resultados en la tabla 3.
5.7. Mida el largo, ancho y alto de los prismas primero con el calibrador y luego con la regla.
5.8. Mida en el cilindro el radio interior, radio exterior, alojamientos o profundidades primero con el calibrador y luego con la regla.
Registre los resultados en la tabla 3.
Taller
5.9. ¿que son las cifras significativas?.
5.10. ¿Cuáles son las principales características del error?
5.11. ¿Cuál es el origen de los errores accidentales?
5.12. ¿Cuándo es precisa una medición? ¿Cuándo es exacta?
5.13. ¿Diga que factores contribuyen al error sistemático?
5.14. ¿Qué diferencia hay entre equivocación y error de medición?
6. CUESTIONARIO Y EVALUACIÓN
Primera parte.
6.1. Calcule el valor promedio de los tiempos registrados de las oscilaciones del péndulo con la ayuda de la ecuación (1). Registre el
resultado en la tabla 1.
6.2. Calcule el error de cada uno de los tiempos respecto del valor promedio con la ecuación (2). Registre el resultado los datos en la
tabla1.
6.3. Calcule el error absoluto o incertidumbre absoluta de los tiempos de oscilación del péndulo utilice la ecuación (3). Registre el
resultado los datos en la tabla1.
6.4. Halle el mejor valor medido para el periodo de oscilación del péndulo. Regístrelo en la tabla 1.
6.5. Halle el error relativo y relativo porcentual con ayuda de la ecuación (6) y (7) para el cálculo del tiempo de oscilación de un
péndulo.
6.6. Halle el error relativo y relativo porcentual con ayuda de la ecuación (8), tenga en cuenta que ahora el valor de la oscilación
teórica T= MTeórica, la calculamos por la ley del péndulo ver figura 3.
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Segunda parte.
6.7. Calcular el área de la mesa con los resultados de las medidas realizadas con el metro metálico, de hule y la regla. Registre los
datos obtenidos en la tabla2.
6.8. Halle el error relativo y relativo porcentual con ayuda de la ecuación (6) y (7) entre las medidas de largo medido con la regla sobre
la medida tomada con metro metálico.
6.9. Halle el error relativo y relativo porcentual con ayuda de la ecuación (6) y (7) entre las medidas de ancho medido con la regla sobre
la medida tomada con metro metálico.
6.10. Halle el error relativo y relativo porcentual con ayuda de la ecuación (6) y (7) entre el área calculada con la regla sobre el área
calculada con metro de hule.
Tercera parte.
6.11. Calcula el volumen de las esferas, prismas, cilindros, con la formula geométricas que corresponda y registre los datos obtenidos
en la tabla 3.
6.12. Halle el error relativo y relativo porcentual en la medida del volumen de la esfera 2, tomada con el metro de hule sobre el
obtenido con el calibrador, utilice la ecuación (6) y (7).
6.13 Halle el error relativo y relativo porcentual en la medida del volumen del prisma rectangular, tomada con el metro de hule
sobre el obtenido con el calibrador, utilice la ecuación (6) y (7).
6.14. Halle el error relativo y relativo porcentual en la medida del volumen de la esfera 2, tomada con la regla sobre el obtenido
con el calibrador, utilice la ecuación (6) y (7).
6.15. Escriba cuales son las principales fuentes de error en cada una de las experiencias desarrolladas.
6.16 .¿Cuál es el significado del error relativo?
6.17. ¿Cómo se calcula la desviación típica? ¿Cuál es su significado?
6.18. ¿De los tipos de errores que Ud. conoce, diga cuales pueden eliminarse y cuáles no, y de qué forma?.
6.19. ¿Diga cuál es el criterio a seguir para expresar el resultado numérico de una medición utilizando la incertidumbre?.
7. BIBLIOGRAFÍA.

Laboratorios ENOSA, M.A-2-MECANICA. Unesco.1968. España.
8. CONCLUSIONES.
TABLAS DE DATOS
Tabla1. Incertidumbre en el tiempo de oscilación de un péndulo de hilo.
Longitud(m)
L=
Periodo del péndulo
T=
Tiempos de Oscilación del Péndulo
Valor promedio x
Errores
 i  xi  x
Incertidumbre x
Valor Medido
x  x  x Seg
Error relativo
Error relativo
r 
r 
% 
% 
TABLA 2. Incertidumbre en las medidas de longitud.
DIMENSIÓN
ANCHO(m)
Regla
Metro metálico
Metro de hule
Error relativo en el largo
Error relativo en el ancho
Error relativo en área
LARGO(m)
r 
r 
r 
ÁREA DE LA MESA (M2)
% 
% 
% 
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TABLA 3. Incertidumbre en las medidas de volumen usando el calibrador
Esferas
Diámetro
Radio
Circunferencia
Volumen
(cm3)
Calibrador
Esfera 1
D1=
C1=
V1=
r1=
Esfera 2
D2=
C2=
V2=
r2=
Metro de hule
Esfera 1
D1=
C1=
V1=
r1=
Esfera 2
D2=
C2=
V2=
r2=
Prismas
Largo
Ancho
Alto
Volumen
(cm3)
Calibrador
Rectangular
L1=
A1=
h1=
V1=
Cuadrado
L2=
A2=
h2=
V2=
Regla
Rectangular
L1=
A1=
h1=
V1=
Cuadrado
L2=
A2=
h2=
V2=
Cilindros
Radio
Radio
Alojamientos/
Volumen
interior
exterior
Profundidades
Interior(cm3)
Calibrador
Cilindro 1
rI1=
rE1=
h1=
V1=
Cilindro 2
rI2=
rE2=
h2=
V2=
Regla
Cilindro 1
rI1=
rE1=
h1=
V1=
Cilindro 2
rI2=
rE2=
h2=
V2=
Error relativo Volumen
% 
r 
de la esfera 2
Error relativo Volumen
% 
r 
del Prisma rectangular
Error relativo volumen
% 
r 
interior del cilindro 2
NOTA: El estudiantes tendrá ocho días para elaborar el informe del laboratorio de física, el cual se sujetará a los parámetros establecidos para la
presentación de artículos de la revista Paradigma de Instituto Superior de Educación Rural, ver Anexo B del reglamento del laboratorio de física.
Las conclusiones deben estar relacionadas con las gráficas y el análisis de los datos registrados. La redacción, ortografía, presentación y organización del
informe también serán evaluadas.
Favor indicar al docente cualquier incongruencia de la guía para realizar las respectivas correcciones.
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