Determinar experimentalmente el valor de algunas magnitudes fundamentales y establecer relaciones entre ellas

LABORATORIO DE MEDICIÓN

CONTENIDO:

1. Objetivos
2. Aspectos teóricos
3. Actividades prácticas
4. Hoja para la toma de datos
5. Guía de análisis
6. Estructura del informe

1. OBJETIVOS

• Determinar experimentalmente el valor de algunas magnitudes fundamentales y establecer relaciones entre ellas
• Analizar desde el punto de vista práctico el proceso de medición de magnitudes
• Usar instrumentos de medición comunes

1. ASPECTOS TEÓRICOS

Teoría de  errores^[1]

Las magnitudes físicas se hallan experimentalmente por mediciones o combinaciones de éstas, y las mismas llevan en sí una inseguridad proveniente de las características de los aparatos utilizados en su determinación.

Al realizar la medición de una magnitud física se observa un número que la caracteriza y cuando éste resultado va a ser aplicado se necesita, en la mayoría de los casos, saber con qué confianza se puede decir que el número obtenido representa la magnitud física.  Por esto se debe poder expresar la inseguridad en términos que sean comprensibles a otras personas; para esto se utiliza un lenguaje universal y sistematizado. El error de una medida puede obtenerse mediante la diferencia entre el valor obtenido y el verdadero valor de la magnitud que se mide.

Los errores se clasifican en:

1. Accidentales o Aleatorios: Es el error debido a errores aleatorios.  Se caracteriza por el hecho de que son igualmente probables errores positivos y negativos.  Su efecto se puede minimizar tomando cierta cantidad de mediciones y calculando la media aritmética de las mediciones hechas.  La media aritmética (promedio) obtenida se toma como el mejor valor estimado del verdadero valor de la cantidad medida.
2. Sistemáticos: Son los errores debidos a factores que actúan siempre en el mismo sentido y de la misma forma, por ejemplo, al medir una longitud con una cinta métrica que se ha estirado siempre cometemos el mismo error.  No se puede eliminar con el método de la media aritmética.

Como expresar el resultado de una medida^[2]

La forma correcta de escribir el resultado de una medición es dar la mejor estimación del valor de la cantidad medida y el rango dentro del cual se puede asegurar que este valor se encuentra. Convencidos de que no existe tal cosa como el valor real de una cantidad a medir, debemos conformarnos con saber dentro de qué intervalo estamos seguros que la cantidad a medir se encuentra. Supongamos, por ejemplo, que deseamos medir el diámetro de una esfera de granito con una regla, como lo muestra la figura.

Observando la figura 2, podemos decir que el diámetro de la esfera es con seguridad mayor que 16 mm y menor que 17 mm, pero no es posible dar una lectura más precisa. En este caso, expresaremos el resultado como

mejor estimación de la longitud = 16.5 mm,

rango probable: 16 a 17 mm.

Este resultado puede escribirse en forma más compacta como:[pic 1]

valor medido de la longitud = 16.5 ± 0.5 mm.

Figura 2. Midiendo el diámetro de una esfera con una regla.

Incertidumbre

Como venimos diciendo, toda medición por su propia naturaleza lleva asociada consigo un intervalo de incertidumbre. De esta forma el resultado de la medición se debe enunciar como sigue:

Medida  ±  Incertidumbre

1. ACTIVIDADES PRÁCTICAS

PRÁCTICA 1: Determinación de la densidad de un cuerpo irregular

1. Usando una probeta determine el volumen del cuerpo, para esto tenga en cuenta el volumen inicial del agua, el volumen final y la diferencia entre los dos (en cm3)
2. Con la gramera determine el valor de la masa
3. Registre ambos datos en la tabla para registro de resultados y determine el valor de la densidad usando 3 cifras decimales
4. Repita este procedimiento con la roca y la canica

PRÁCTICA 2: Determinación de la densidad de un líquido

1. Determine la masa de la probeta
2. Usando una probeta mida 5 cm3 de líquido y determine su masa teniendo en cuenta la masa inicial de la probeta
3. Registre los datos en la tabla para registro de resultados y determine el valor de la densidad usando 3 cifras decimales

PRÁCTICA 3: Determinación del volumen de un paralelepípedo

1. Determine el ancho, alto y largo del objeto en cm
2. Registre estos datos usando una cifra decimal
3. Halle el volumen de la caja en cm3 usando dos cifras decimales
4. Repita el procedimiento para el segundo cuerpo

PRÁCTICA 4: Comparación de las medidas obtenidas por diferentes estudiantes

  Tres estudiantes del grupo tomarán una cinta métrica o regla y mida por turno, entre los extremos de la mesa de trabajo (longitud 1) y el largo de una varilla entregada por la docente  (longitud 2). Un cuarto estudiante registrará los datos que cada compañero le indique sin que los demás que están midiendo lo escuchen

1. Los datos deben ser registrados en la tabla usando una cifra decimal para cada una de las longitudes
2. Hallar el valor de las medias aritméticas de cada una de las mediciones

PRÁCTICA 5: determinación de la temperatura de un cuerpo

Usando el termómetro determine la temperatura ambiente, de agua, aceite, temperatura corporal de uno de sus compañeros. Registre los resultados obtenidos

PRÁCTICA 6: determinación de la velocidad de un móvil

Usando la cinta métrica determine una distancia de 10 m con el celular mida el tiempo

Empleado en hacer el recorrido y determine la velocidad. Repita el procedimiento para una distancia de 15 m

1. TABLAS PARA EL REGISTRO DE RESULTADOS

PRACTICA 1: Determinación de la densidad de un cuerpo irregular

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