Ideas básicas Sobre La Medición

EXPERIENCIA 1

IDEAS BÁSICAS SOBRE LA MEDICIÓN

INTRODUCCIÓN

La medición es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón seleccionado con el objeto o fenómeno, cuya magnitud física se desea medir para ver cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud; pero una medición nunca puede ser expresada como exacta y esta ligada con una incertidumbre, que puede ser descrita como el error contemplado durante el proceso de la misma medición, ya sea porque no se presentan los instrumentos o condiciones adecuadas, entre otros factores.

Debido a los conceptos anteriormente expuestos, se puede inferir que dentro del proceso de medida debemos tener en cuenta los tipos de incertidumbre; para esta experiencia sólo haremos referencia a la incertidumbre de escala.

La incertidumbre de escala en su concepto más fundamental, se da cuando el instrumento de medida no tiene la suficiente resolución para determinar cierta magnitud, la incertidumbre de escala siempre se calcula como la mitad de la menor división en el instrumento de medida y se expresa en el resultado como un intervalo.

Para determinar que porcentaje de error hay en el proceso de medición, se puede recurrir al concepto de incertidumbre relativa:

Incertidumbre relativa=(Incertidumbre absoluta)/(Valor medido)*100 (1)

Durante el proceso de medida se da el efecto de propagación del error, por esto, para el cálculo del área que se define como la multiplicación del largo por el ancho de una superficie debemos tener en cuenta que estas dos magnitudes tienen asociado un grado de incertidumbre, de ese modo el área también debe tener un grado de error, la cuantificación del error se muestra en la ecuación.

∆A=|∂A/∂a|∆a+|∂A/∂l|∆l (2)

∆A=l∆a+a∆ l=(l+a)∆a con ∆ l=∆ a

PREGUNTAS

Desde tiempo atrás se ha intentado establecer unidades de medida, recordemos que la definición original del metro como unidad de longitud fue un resultado de la Revolución francesa y fue definido como la diezmillonésima parte del cuadrante de un meridiano terrestre, esta definición fue propuesta en la Academia de Ciencias de París el 19 de Marzo de 1791.

Sin embrago actualmente se ha adoptado otra definición la cual está dentro del Sistema Internacional de unidades, que está vigente desde 1983 y dice: “un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío durante un intervalo de 1/ 299 792 458 de segundo”. El Sistema Internacional de unidades también define al segundo como unidad de tiempo diciendo: un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de Cesio (133Cs), a una temperatura de 0 K.

Además de las unidades de longitud y tiempo también tenemos unidades de peso; una de las frecuentes y de uso práctico, pero que no está dentro de las unidades científicas es la “arroba” que es igual a 25 libras donde una libra es equivalente a 0,4536 kg aproximadamente; por lo tanto podemos decir que una arroba es igual a 11,34 kg.

PARTE EXPERIMENTAL

Materiales y equipos.

Hoja de papel tamaño carta.

3 Tiras de papel, una dividida en 8 partes, otra en 16 y otra sin dividir.

Mesa de escritorio

A continuación con las herramientas mencionadas vamos a medir el ancho, largo y área de la hoja de papel y de la mesa de escritorio usando unas nuevas unidades de medidas abreviada ul (Unidad de longitud). Una unidad de longitud ul la denominamos como la longitud de una de las tiras de papel.

Paso #1 Calcular dimensiones

Para determinar el ancho y largo de los dos objetos muy seguramente las mediciones no nos arrojaran números enteros de ul, puesto que no tenemos definición de fracciones de la unidad debemos hacer una apreciación de la parte fraccionaria. De este modo haremos dos mediciones diferentes al mismo objeto una con la tira de 8 divisiones y la otra con la tira de 16 divisiones para notar que tan precisa pudo ser nuestra medida con cada una de las dos tiras. Como las mediciones siempre tienen una incertidumbre, la cual, para precisar las cosas hasta donde podamos, cuantifica el rango en el cual más probablemente esté el valor de la medición, adoptaremos la siguiente convención respecto a la incertidumbre:

Sabemos que la incertidumbre es igual a la mitad de la menor división del instrumento, entonces la incertidumbre en el ancho y largo de las medidas de los objetos serán:

Con la tira de 8 divisiones ∆ =1/2*1/8 ul= 1/(16 )=0,0625ul≅0,06ul

Con la tira de 16 divisiones ∆ =1/2*1/16 ul= 1/(32 )=0,03125ul≅0,03ul

Medimos cuantas veces cabe un ul en el ancho de la hoja y eso nos arrojó:

Con tira de 8 divisiones a=6/8+1/4 (1/8) ul ± 0,06 ul

=0,78 ± 0,06 ul

Con tira de 16 divisiones a=12/16+1/2 (1/16) ul ± 0,03 ul

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