Determinar la densidad del cuerpo de prueba, utilizando mediciones indirectas.

1. Objetivo (s)

Determinar la densidad del cuerpo de prueba, utilizando mediciones indirectas.

Expresar el valor numérico de estas mediciones empleando correctamente el concepto de cifras significativas y la exactitud de las mediciones directas e indirectas que se han utilizado, aplicando la Teoría de Errores y Propagación de Errores.

2. Fundamentación Teórica

Antes de realizar la Práctica de Laboratorio de Física se tienen claro los conceptos que van a intervenir en este y tener un mejor criterio al momento de formular las conclusiones de este trabajo.

2.1Conceptos Básicos

Se presentan conceptos básicos sobre Mediciones así como también sobre Errores.

El objeto de la mayoría de los experimentos físicos es el estudio cuantitativo de ciertas propiedades de la materia. Este se lo hace midiendo las magnitudes físicas de las propiedades de interés de la persona que va a investigar o experimentar.

Mediciones

Según Giamberardino (1972) Medir consiste en obtener la magnitud (valor numérico) de algún objeto físico,  mediante su comparación con otro de la misma naturaleza que tomamos como patrón. Esta comparación con un patrón, que constituye el acto de medir, está sujeta a una  incertidumbre, que puede tener diversos orígenes. Nunca lograremos obtener el verdadero valor de la magnitud, siempre vamos a obtener un valor aproximado de la misma y necesitamos pues indicar lo buena que es esta aproximación. Por ello junto con el valor de la magnitud medida se debe adjuntar una estimación de la incertidumbre o error al objeto de saber cuan fiable son los resultados que obtenemos.

Clases de Medidas

Medida directa. Se asume como unidad de medida una unidad patrón, la medida directa se efectúa por comparación con el patrón escogido como la unidad de medida. Este método es conocido como método de medida relativa, porque los números que nos dan la medida de la magnitud dependen de la unidad de medida seleccionada y pueden ser fijadas de modo arbitrario. Por ejemplo, si deseamos medir la longitud de un objeto, se puede usar un calibrador se compara la longitud de un objeto con la longitud del patrón marcado en el calibrador, haciéndose la comparación distancia-distancia.

Medida indirecta. La medición indirecta es aquella en la que una magnitud buscada se estima midiendo una o más magnitudes diferentes, y se calcula la magnitud buscada mediante cálculo a partir de la magnitud o magnitudes directamente medidas. En síntesis, un instrumento de medición indirecta mide los efectos de la variable a medir en otra instancia física, cuyo cambio es análogo de alguna manera. Ejemplo, se quiere medir la temperatura de un litro de agua, pero no existe un medidor de comparación directa para ello. Así que se usa un termopar, el cual, al ingresar los alambres de metal al agua, se dilatan y dicha dilatación se convierte en una diferencia de voltaje gracias a un transductor, que es función de la diferencia de temperatura.

Medidas Reproducibles. Son aquellas que al efectuar una serie de comparaciones entre la misma variable y el aparato de medida empleado, se obtiene siempre el mismo resultado. Ejemplo, se quiere medir la temperatura de un litro de agua, pero no existe un medidor de comparación directa para ello. Así que se usa un termopar, el cual, al ingresar los alambres de metal al agua, se dilatan y dicha dilatación se convierte en una diferencia de voltaje gracias a un transductor, que es función de la diferencia de temperatura.

Medición estadística. Son aquellas que al efectuar una serie de comparaciones entre la misma variable y el aparato de medida empleado, se obtienen distintos resultados cada vez. Ejemplo: Determinar el número de personas que leen este artículo diariamente.
Aunque se obtienen resultados diferentes cada día, se puede obtener un valor medio mensual o anual.

Errores

“Error-de una medida es la diferencia entre el valor obtenido en esta medida y el valor verdadero de la magnitud que se mide.” Goldemberg (1972)

Clasificación de los Errores

Errores Sistemáticos

1. Errores en la calibración de instrumentos.
2. Errores del observador, como, por ejemplo, el error debido a la paralaje (lecturas que dependen de la posición del observador).
3. Errores debidos a la influencia de ciertos factores que no se toman en cuenta. Por ejemplo, un instrumento usado a una temperatura diferente de la temperatura en que se hizo su calibración, causaría un error sistemático en las medidas sino se hicieran una corrección apropiada.

Errores Accidentales

1. Errores de apreciación, como, por ejemplo, en la estimación de la fracción de la menor división de una escala.
2. Errores debidos a condiciones que fluctúan, como, por ejemplo, variaciones en la red de energía eléctrica.
3. Errores debidos a la naturaleza de la magnitud que se mide, como, por ejemplo, variaciones observadas en la longitud de un objeto debido a la falta de pulimento o paralelismo de las caras.

Errores Burdos

1. Equivocaciones, por ejemplo, en la lectura de medidores o en la cuenta del número de oscilaciones de un péndulo.
2. Errores en la computación debidos a la falta de precisión, como, por ejemplo, en el uso de una regla de cálculo para procesar datos con cuatro cifras significativas.

Errores humanos. Los errores humanos dependen de las características personales del observador. Un observador puede responder a una señal demasiado de prisa o demasiado lento; en cada caso podrá sobreestimar o subestimar la lectura. Tales errores son normalmente bastante consistentes ya que se cometen  continuamente por el mismo observador en una única sesión. Los  errores ocasionales cometidos intermitentemente, debidos, por ejemplo a una relajación de la vigilancia, no se han de incluir aquí sino que se deben clasificar en el apartado de errores accidentales.(Squires, 1972)

3. Materiales y Equipo

Materiales:

• Cuerpo de Prueba

Herramientas:

• Calibrador  Pie de Rey o Vernier
• Tornillo Micrométrico
• Balanza

4. Procedimiento

- Se realizaron 10 mediciones de la altura del cuerpo de prueba, utilizando como instrumento el calibrador Pie de Rey.

- Luego se procedió a hacer 10 mediciones del diámetro del cuerpo de prueba con el tornillo micrométrico.

- Después se hizo una sola medición para determinar la masa del cuerpo de prueba, utilizando para ello una balanza.

 - finalmente se registraron los datos en las unidades que dan los instrumentos con las apreciaciones del instrumento en la hoja técnica de datos.

...