Instrumentos de medida: tratamiento estadístico de datos

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GUÍA DE LABORATORIO

Código: DO-BO-F-025

Versión: 01

Emisión: 13-06-2022

Página  de 

ÁREA Y ESPACIO ACADÉMICO

Física – Física Mecánica

GUÍA N°

2

TÍTULO DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO

INSTRUMENTOS DE MEDIDA: TRATAMIENTO ESTADÍSTICO DE DATOS

OBJETIVOS Y/O HIPÓTESIS

1.  Manejar instrumentos de medición longitudinal en diferentes sistemas de unidades (milímetros y fracciones de pulgada o milésimas de pulgada)

2. Manipular instrumentos con diferente precisión

3. Expresar correctamente los resultados de una medición.

4. Comprender el concepto de variables aleatorias discreta y variables aleatorias continuas.

5. Calcular medidas de tendencia central.

6. Determinar la desviación estándar de la media.

APLICACIONES

Tema del curso: Instrumentos de medida: Tratamiento estadístico de datos

El análisis estadístico es una práctica común y de suma importancia, ya que permite obtener una determinación analítica de la incertidumbre del resultado final, Una vez hallados y acotados los errores sistemáticos puede obtenerse un valor que caracterice a los errores restantes (aleatorios) [1].

En ciertas situaciones, tanto en trabajos de investigación, como en la realización de prácticas de laboratorios, se deben (o pueden) realizar no sólo una, sino varias mediciones de la magnitud o magnitudes que intervienen en la experiencia, obteniendo resultados diferentes en cada una de las medidas y sin conocer el “valor verdadero” o el valor de referencia. De esta forma surgen dos grandes interrogantes:

1) ¿Qué valor de esa magnitud se debe reportar?, es decir, ¿cuál es el valor más probable?

2) ¿Qué incertidumbre se asigna a este resultado de la medición?

Para responder a estas preguntas es necesario tener claro los conceptos ligados a las preguntas orientadoras.

PREGUNTAS ORIENTADORAS

Con base al material implementado por el docente y la bibliografía planteada, responda las siguientes preguntas:

1. Cómo se determina la resolución de un calibrador pie de rey o de un tornillo micrométrico?

2. Un calibrador de alturas realiza una medición utilizando un sistema decimal de pulgada. La mínima medida que se puede tomar con el instrumento es de 1 milésima de pulgada, y cada pulgada de la escala principal se encuentra dividida en 20 partes. El instrumento utiliza el principio de vernier. ¿Cuántas divisiones tiene el nonio del instrumento?

3. Defina: variables aleatorias discreta y variables aleatorias continuas. Plantee dos ejemplos de cada tipo de variable.

4. ¿Qué diferencia hay entre la repetibilidad y reproducibilidad?, presente dos ejemplos.

5. ¿Qué es y cómo se construye un histograma?, ¿qué es y cómo se construye un polígono de frecuencias?

6. ¿Qué son y cómo se calculan: la moda, la mediana y la media?

7. ¿Cómo se determina la desviación estándar de una población y de una muestra?

8. Cómo se determina la desviación estándar de la media?

MATERIALES Y EQUIPOS

Elementos personales y de protección: (por el estudiante)

* Bata blanca hasta las rodillas y manga larga                  

* Tapabocas referencia 3M N95      

* Cuaderno de apuntes      

* Computador para el registro y análisis de los datos (No es obligatorio)                

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

       Procedimiento

• Seleccione al menos 100 tachuelas.
• Establezca el diámetro de la cabeza de cada pieza (suponiendo que su forma es aproximadamente circular) con el calibrador o pie de rey en milímetros y en fracciones de pulgada.
•  Establezca el diámetro de la cabeza de cada pieza con el micrómetro.

        Análisis

• Construya un histograma con los valores medidos (un histograma para cada instrumento) y Calcule: la moda, la mediana y la media, para cada histograma.
• Calcule las desviaciones estándar muestral.
• Identifique la evaluación de incertidumbre tipo A y tipo B y la incertidumbre combinada en la práctica. Expresé el resultado final del diámetro de las cabezas de las piezas junto con su incertidumbre con un nivel de confianza del 90%, en milímetros con el calibrador y en fracciones de pulgada medidas tomadas con el calibrador. Repita el procedimiento anterior con las lecturas obtenidas con el micrómetro.
•  Convierta los resultados finales obtenidos en fracciones de pulgada a milímetros y compare con los resultados finales obtenidos en milímetros. ¿Son iguales estos valores? Explique.

BIBLIOGRAFÍA, WEBGRAFÍA, OTRAS FUENTES

[1] Valencia H. Y. Incertidumbre y tratamientos de datos experimentales. Ediciones USTA. (2012)

[2] Baird, D.C. Experimentación. Una introducción a la teoría de mediciones y al diseño de experimentos.

Segunda edición. Prentice-Hall Hispanoamericana S.A. México 1991.

Autor /Autores

Fecha de actualización

Harol Yesid Valencia Martinez

Julio 6 de 2022

ANEXOS 

En esta sección se incorporan las sugerencias de formatos de tablas para la recopilación de los resultados en la práctica de laboratorio.

1. Edición de los datos obtenidos.

TABLA 1. Diámetros obtenidos con el calibrador y micrómetro

1. Elaboración de los histogramas y registro de las medidas de tendencia central.

Para le elaboración de histograma debe tener en cuenta las indicaciones del Docente.

FIGURA 1.  Histograma del diámetro de las tachuelas medidos con el calibrador

TABLA 2. Diámetros obtenidos con el calibrador en unidades de milímetros y fracciones de pulgadas

FIGURA 2.  Histograma del diámetro de las tachuelas medido con el micrómetro

TABLA 3. Diámetros obtenidos con el micrómetro en unidades de milímetro

1. Expresión de resultado de medida directa con un nivel de confianza

TABLA 2. Parámetros calculados para el diámetro