UNIVERSO QUE QUEREMOS ESTUDIAR

EXPERIMENTACION
UNIVERSO QUE
QUEREMOS ESTUDIAR
QUEREMOS saber:
¿Cómo funciona?
¿Cómo evolucionará en el tiempo?
EXPERIMENTACION
SISTEMA
Obtenemos información
Porción “representativa”
del universo de estudio
Interpretamos
experimentación
EXPERIMENTACION, ETAPAS
¾ DEFINIR EL SISTEMA DE ESTUDIO Y SUS FRONTERAS
¾ PREDECIR SU EVOLUCIÓN (efectuar hipótesis)
¾ APRENDER A MEDIR. (Seleccionar set up, obtener datos) ¿?
¾ ADQUIRIR UNA METOLOGÍA DE TRABAJO. (Organizar datos) ¿?
¾ REGISTRAR/ ANALIZAR LOS RESULTADOS¿?
¾ INFORMAR LOS RESULTADOS (presentarlos) ¿?
¾ RECONOCER LA BONDAD O LÍMITES DE LOS RESULTADOS
OBTENIDOS
¾ discutir si la hipótesis fue validada/descartada
experimentación
Entrada= acciones
respuesta=
SISTEMA
f(entrada)
Salida= respuesta
ANTES DE COMENZAR UNA EXPERIENCIA
Definir el sistema que se va estudiar y sus fronteras. (Objeto)
Hacer un esquema del sistema (Modelo)
Seleccionar instrumento mas adecuado.
Anotar todas las magnitudes que se considere relevante
medir
Explicitar, por escrito, todas las aproximaciones realizadas
y discutir cómo verificar su validez
Explicitar el marco teórico
¿Qué debemos hacer y cómo?
Medir...
SISTEMA+UNA MAGNITUD
Comparar el objeto con un patrón adecuado.
Medir significa interactuar...
¿Qué cosas interactúan?
Un instrumento, un objeto y un operador.
INSTRUMENTO DE MEDIDA
MÉTODO DE MEDICIÓN
Indica como se debe hacer interactuar el objeto con el
instrumento (incluye al sistema de unidades)
– ¿Qué obtengo de este hecho?
Una medida o resultado.
Medición
OBJETO (MENSURANDO)
INSTRUMENTO
MEDIR
OPERADOR
El resultado es el número de veces que se encuentra la
unidad o patrón en la magnitud medida. (depende del
sistema de unidades y es independiente del proceso de medida)
disquete- regla
AMBIENTE- TERMOMETRO
6
5
4
Long=4,35 cm
3
2
1
cm
Temperatura=20*C
Medición
Interesante:
• ¿Influye de alguna manera el observador en el resultado?
En principio no puede alterar al sistema… Puede haber error de
definición
• ¿Influye de alguna manera el proceso de medición sobre el sistema a
medir?
-Medir una mesa (sí y no…)
-Medir una temperatura (sí)
• ¿Existe un valor verdadero de la magnitud a medir?
• ¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar el resultado?
• ¿Qué pasará si realizamos la medida varias veces?
Medición
¿Existe un valor verdadero de la
magnitud a medir?
Regla
(41,6-41,7)cm
Es el intervalo más pequeño que
contiene el valor deseado
Error (incerteza) asociado con la determinació
determinación del resultado de una
medició
medición
Medición
El “Valor Verdadero” de una medida es algo abstracto e
imposible de medir y conocer.
Lápiz-regla
Indefinición extremo- saco punta
Rugosidades atómicas
¿?
Medición, Incerteza
Incerteza en las Mediciones
Importante: las medidas no son simples números exactos
sino que consiste un intervalo de números en el cual
tenemos confianza que se encuentre el valor esperado:
X - Δ X ≤ Xm ≤ X + Δ X
A Δ X lo llamaremos Incertidumbre (error, incerteza) de la
medida.
ERROR medida a la diferencia entre el valor verdadero y el valor obtenido
Resultado sobre la recta numérica
¿Cómo expresaremos el resultado incluyendo al intervalo de
incertidumbre?
Resultado = ( X ± ΔX) unidades
Para el ejemplo anterior en que el intervalo de confianza
era [41,6;41,7] cm
el resultado: (41,65 ± 0,05) cm
Medición, Errores
Factores que influyen en la magnitud de la incertidumbre:
• La mínima división que podemos resolver con algún método de
medición (incertidumbre de apreciación)(Limitación del instrumento)
• Falta de resolución del objeto a medir (incertidumbre de
indeterminación)(Vista: solo permite apreciar hasta algunas décimas
de milímetro. Tiempo de reacción (cronómetro). )
• Interacción del instrumento con el objeto a medir (incertidumbre de
interacción)(Distinta presión al colocar el objeto a medir entre dos
topes. Influencia del termómetro al lograr un equilibrio térmico. )
• Imperfección o mala calibración del instrumento (error de
calibración)
• Fluctuaciones que no tienen origen evidente (incertidumbres
casuales o estadísticas)
Errores- sistemáticos y casuales
SISTEMATICOS- Algunos ejemplos:
• Error de cero en el calibre
• (INSTRUMENTAL)
• Error de paralaje, criterio de enrase
• (PERSONALES)
• No considerar variable en determinación magnitud. (DE MÉTODO)
CASUALES, características
•Es el error que aparece de manera aleatoria.
Es indeterminado (positivo o negativo).
•Es inherente al proceso de medición.
•Puede reducirse, pero no anularse.
Medición, Errores
Instrumentos analógicos
La aguja se detiene en un punto que puede coincidir
más o menos con una división de la escala. Esa división
es la que leemos nosotros en el acto de la medida
directa.
Con instrumentos de medición analógicos es importante la corrección
de la postura física del cuerpo del lector de los datos.
Medición, Errores
Instrumentos digitales
•Si no hay especificación, incertidumbre la unidad
en la posición de la última cifra que despliegue la
pantalla (el display), sino
•Lo que figure en el manual técnico del
instrumento.
Medición
•Precisión/Sensibilidad
•Precisión/SensibilidadAsociada al instrumento o método de
medición.
•Exactitud
•Exactitud
•Resolución
•Resolución
•Error
•Error
Precisión(o Sensibilidad) Más preciso/sensible cuanto más
pequeña sea la cantidad que puede medir.
Umbral de sensibilidad: valor que corresponde a la menor
división de su escala
Exactitud: asociada a la calidad de la calibración del
instrumento respecto a patrones de medidas aceptados
internacionalmente . (Aproximación con la cual la lectura de un
instrumento se acerca al valor real de la variable medida.)
Medición, Errores
•Precisión/Sensibilidad
•Exactitud
•Resolución
•Error
RESOLUCION: Cambio más pequeño en el valor medido al
cual responde el instrumento.
• ERROR (incertidumbre, incerteza): Desviación respecto al
valor real de la variable medida.
Exactitud y precisión
c) Determinación menos
precisa que a)
b) Determinación más
exacta y más precisa
d) Determinación más
exacta pero imprecisa
EXACTITUD
PRECISIÓN
a) Determinación precisa
pero inexacta
Medición, Errores
¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar
el resultado?
¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar el resultado?
¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar el resultado?
Cifras significativas
Regla graduada en milímetros- asegurar
nuestro resultado hasta la cifra de los
milímetros o una fracción del mm
(416 ± 1) mm ó (416,5 ± 0.5) mm
3 cifras significativas
4 cifras significativas
(416,534 ± 1) mm
Se debe redondear el dígito donde primero cae el error
¿Cómo presentar los resultados/ datos?
Tablas
Representación grafica
Analizar/ Informar
¿Cómo registrar los resultados/ datos?
Cuaderno de laboratorio
• Fecha en la que se realizó el experimento.
• Título del experimento
• Breve descripción del propósito del mismo Dispositivo experimental:
a) Incluir siempre un diagrama del dispositivo experimental.
b) Dar información detallada de los aparatos utilizados: rangos de
medición, sensibilidad, precisión de los instrumentos de medida, etc.
• Método Experimental: Descripción del experimento, pasos seguidos,
observaciones de interés.
• Resultados y Discusión: Presentar resultados en tablas o gráficos.
Cada magnitud debe ser expresada con el correcto número de
cifras significativas, y debe estar acompañada de la correspondiente
incertidumbre y unidades. Comparar los valores obtenidos con
valores tabulados o predichos por algún modelo o teoría. Analizar los
factores que pueden haber influenciado sus resultados
• Conclusiones
Analizar/ Informar
¿Cómo interpretar los datos?
¾Reconocer la bondad o límites de los resultados obtenidos
¾ Discutir si la hipótesis fue validada/descartada
¿Cómo presentar los datos y la interpretación?
¾INFORMAR LOS RESULTADOS (presentarlos)
Título y objetivos del experimento
Teoría
Aparatos, instrumentos y materiales utilizados
Procedimiento del experimento
Datos y Observaciones
Cálculos y Resultados
Análisis de Resultados
Conclusiones
Bibliografía