practica 1. medicion y errores

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
CURSO FISICA MECANICA
PRACTICA DE LABORATORIO VIRTUAL
PRACTICA 1. MEDICION Y ERRORES
1. INTRODUCCION
Es bien sabido que la especificación de una magnitud físicamente medible requiere
cuando menos de dos elementos: Un número y una unidad. Con frecuencia se
menosprecia un tercer elemento que tiene la misma importancia:
indicar la
confiabilidad o grado en que se puede confiar en el valor establecido y que, por lo
común, se conoce como “índice de precisión”.
Las mediciones nunca pueden
efectuarse con precisión absoluta; las cantidades físicas obtenidas de observaciones
experimentales adolecen siempre de alguna incertidumbre.
2. OBJETIVOS
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
Adquirir habilidad en el manejo de algunos instrumentos de medida de longitud,
de masa y de tiempo.
Observar el uso de cifras significativas para expresar valores medidos y
resultados de cálculos.
Determinar el Límite Instrumental de Error LIE de los instrumentos de medida más
usuales en el laboratorio.
Realizar un análisis de los errores presentes en el proceso de medición
para establecer su propagación en los procesos de medición indirecta.
3. MARCO TEORICO
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
Medición, exactitud, precisión y cifras significativas
Medidas directas e indirectas
Clasificación de errores
Error absoluto, error relativo, límite instrumental de error y error total
Propagación de errores en medidas indirectas
Uso del calibrador vernier, del tornillo micrométrico y la balanza de triple brazo.
Uso del calibrador vernier y del tornillo micrométrico. Visite las páginas:
http://www.youtube.com/watch?v=KQQ05W2iUbk (aprender a leer el calibrador
vernier o pie de rey).
http://www.youtube.com/watch?v=FjGV6ve-Nxg&feature=related (video micrómetro o
palmer – video funcionamiento del calibre).
Balanza mecánica de tres brazos (visite la página:
http://www.youtube.com/watch?v=yPYlPBaAP8Y)
4. MATERIALES
Computador, Internet, Simulador Vernier, Tornillo Micrométrico o Palmer, Balanza
Monoplato y Péndulo Simple
5. PROCEDIMIENTO
5.1 SENSIBILIDAD DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA
Determine el LIE de cada uno de los instrumentos de medida mostrados en las figuras y
registre los datos en la tabla 1:
TABLA 1. Límite instrumental de error
Instrumento
Calibrador Vernier
Tornillo Micrométrico
Regla en mm
Cronómetro
Termómetro
Dinamómetro
Balanza de triple brazo
Patrón de medida
LIE
5.2 CALCULO DEL ERROR ABSOLUTO
5.2.1. Calibrador Vernier
Ingrese a http://www.vjc.moe.edu.sg/fasttrack/physics/vernier13.htm
Las mediciones se hacen sobre dos objetos: Un Vaso (Cup) o una Esfera (Ball), los
cuales pueden ser cambiados de tamaño con el cursor asociado al botón
.
Arrastre el vaso hasta la parte superior del calibrador vernier con el propósito de
determinar su diámetro interno, posteriormente corra la reglilla del instrumento hasta que
él lo permita y proceda a leer el valor del diámetro interno del vaso. Registre su resultado
en la tabla 1 y haga que otros compañeros tomen la lectura actual y la registren. Realice
el proceso de datos para completar las cuatro últimas filas de la segunda columna.
TABLA 1. Medida del diámetro Interno del Vaso
Medida
Vaso 1
Vaso 2
Vaso 3
1
2
3
4
5
Valor Promedio
Desviación Media DM
Límite Estadístico de Error LEE
Límite Total de Error LE
Exprese el resultado de la medida del diámetro interno del vaso d en función del intervalo
de confianza e interprételo
d1 = ________________
Ahora haga click en el botón
hasta completar la tabla.
, varíe el tamaño del vaso y repita el proceso
Para los otros dos vasos exprese el resultado de su medición en función de intervalos de
confianza e interprételos
d2= __________________ d3= __________________
5.2.2.
Tornillo Micrométrico
Ingrese a http://www.vjc.moe.edu.sg/fasttrack/physics/macrometer_ya_v6.htm
Se medirá el diámetro de la esfera el cual se puede variar al desplazar el cursor que está
inmediatamente debajo de ella. Para abrir el tornillo debe desplazar hacia abajo el cursor
ubicado en la parte central izquierda del Applet. En el recuadro inferior derecho se
observa una ampliación de la zona crítica y es allí donde se deben efectuar las lecturas
del diámetro.
Fije un tamaño para la esfera, abra el tornillo, arrastre la esfera hasta el interior del tornillo
y libérela. Ahora cierre gradualmente el tornillo hasta donde la esfera lo permita y proceda
a tomar la lectura correspondiente registrándola en la tabla 2.
Permita que otros compañeros tomen la lectura actual y la registren. Realice el proceso
de datos para completar las cuatro últimas filas de la segunda columna.
Exprese el resultado de la medida del diámetro d de la esfera en función del intervalo de
confianza e interprételo:
d1= __________________
TABLA 2. Medida del diámetro de la esfera
Medida
Esfera 1
Esfera 2
Esfera 3
1
2
3
4
5
Valor Promedio
Desviación Media DM
Límite Estadístico de Error LEE
Límite Total de Error LE
Ahora haga click en el botón
hasta completar la tabla
, varíe el tamaño de la esfera y repita el proceso
Para las otras dos esferas exprese el resultado de su medición en función de intervalos de
confianza e interprételos
d2= __________________ d3= __________________
5.2.3 Balanza Monoplato
Ingrese a http://www.educaplus.org/play-104-Balanza-monoplato.html
Si la pantalla aparece blanca entonces haga click derecho sobre esta región y active la
función Reproducir. Se muestra una balanza de cuatro brazos y cinco erlenmeyer, uno
vacío y los otros contienen diferentes sustancias. En la parte superior derecha hay una
ampliación del nivel usado para determinar la masa de los cuerpos ubicados sobre la
balanza.
Se supone que los cinco erlenmeyer son idénticos. Establezca un procedimiento para
determinar la masa de las sustancias contenidas en ellos, escríbalo y ejecútelo
registrando sus resultados en una tabla.
Teniendo en cuenta el número de moles en cada recipiente y el concepto de mol,
determine el valor teórico para la masa de cada sustancia. Determine el error porcentual
asociado al proceso de medición y registre valores.
5.3.
PROPAGACIÓN DE ERRORES
Ingrese a la siguiente dirección: http://phet.colorado.edu/sims/pendulum-lab/pendulumlab_es.html
En la parte inferior derecha del Applet active la opción
disponga del cronómetro y de la cinta métrica.
para que
Fije una longitud del péndulo, mídala y exprese el resultado usando la teoría de error.
Ahora arrastre la masa del péndulo hasta darle una amplitud inferior a 10º, libérelo para
que oscile libremente. Nos interesa medir el periodo del péndulo, que es el tiempo
empleado en una trayectoria completa (una oscilación). Plantee, escriba y ejecute un
procedimiento que le permita medir el periodo.
Exprese el periodo del péndulo usando la teoría del error.
Determine el valor de la aceleración de la gravedad por medición indirecta usando la
ecuación del periodo de oscilación del péndulo simple:
𝐿
𝑇 = 2𝜋√
𝑔
Donde T es el periodo de oscilación, L la longitud del péndulo y g es la aceleración de la
gravedad. Con los valores conocidos de L y T obtenga el valor de g.
Use la técnica del error para determinar el error propagado en este proceso de medición
indirecta.
Repita el proceso para otras dos longitudes del péndulo.
Consulte en un texto o en la WEB el valor teórico de la aceleración de la gravedad y
determine el error porcentual asociado.
“Suelo decir con frecuencia, que cuando se puede medir y expresar con números aquello
sobre lo cual se está hablando, se sabe algo acerca del tema; pero cuando no se puede
medir, cuando no es posible expresarlo con números, el conocimiento es mezquino e
insatisfactorio; tal vez sea el principio del conocimiento, pero sólo representa un pequeño
paso hacia la etapa científica, sea cual fuere el tema de que se trate”
LORD KELVIN