Laboratorio de Física I: Cálculo de Errores y Densidad

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CEUTEC de UNITEC

Laboratorio de Física I: Cálculo de Errores y Densidad

Objetivo Específico

Aplicar la teoría de errores experimentales a las mediciones necesarias.

1. Medición de Densidades de Sólidos

1. Objetivo

Calcular densidad de una pieza rectangular y/o un cilindro por dimensiones y por inmersión en agua.

1. Materiales

• Balanza mecánica
• Probeta graduada
• Vaso Precipitado o beaker
• Calibrador o pie de rey
• Piezas rectangulares o un hexaedro
• Agua
• Hojas de Datos

1. Teoría Resumida

Para la medición de densidades de objetos sólidos con formas geométricas bien definidas, el proceso de medición es sencillo: pesarlos y medir su volumen. La medición de volumen se puede realizar por ejemplo a través de la medición de las dimensiones características del objeto o por inmersión en un líquido (en este caso agua). Es sabido que la densidad sigue la fórmula:

                (1)[pic 6]

En donde,

 letra griega “rho” que representa densidad[pic 7]

 masa[pic 8]

 volumen[pic 9]

1. Procedimiento Experimental

1. Mediante el pie de rey mida las dimensiones características de las piezas suministradas por su instructor.
2. Obtenga su masa mediante la balanza disponible.
3. Obtenga ahora el volumen por inmersión en agua, hágalo así:

1. Llene la probeta graduada hasta una determinada cantidad de volumen.
2. Introduzca la pieza dentro de la probeta graduada y mida la diferencia de volumen teniendo en cuenta el menisco del agua. Anótela en la hoja de datos.
3. Repita este procedimiento 3 veces más.

1. Recuerde que para todas las mediciones ha de utilizar el proceso estadístico.

1. Registro de Datos

1. Medición de volumen mediante dimensiones.  

• Errores instrumentales de pie de rey y balanza
• Necesita tablas de datos, desviaciones, etc. para dimensiones de las piezas.

1. Masa de cada objeto.
2. Medición de volumen mediante inmersión en agua

• Errores instrumentales de la probeta
• Tablas para volúmenes obtenidos así para cada objeto.

1. Cálculos Necesarios

1. De volúmenes obtenidos mediante dimensiones con sus respectivos errores propagados.
2. De densidades y sus errores.

1. Resultados

1. De volumen medido con dimensiones vs. medido por inmersión. Comparación de resultados y decisión sobre cuál método es más preciso y cuál más exacto.
2. De densidades de cada material (cobre y aluminio). Comparar los resultados experimentales con los datos de tablas.
3. Todo ello afectado de los correspondientes errores propagados, claves por la medición misma y para la comparación de resultados.

1. Cuestionario

1. Si el error instrumental del ‘beaker’ o de la probeta fuera suficientemente pequeño (comparable al del pie de rey),  ¿qué resultado de volumen debería ser más exacto: el obtenido mediante dimensiones o el obtenido por inmersión en agua? Explique los motivos de su respuesta (habrá de analizar las dificultades en la medición que puede presentar cada aparato de medida)

Rta. Una de la manera más confiable seria el método de inmersión ya que este demuestra el volumen exacto. Porque Con la inmersión del agua podemos colocar otros materiales más grandes para su medición.

1. Con sus palabras intente describir un sistema de medición de dimensiones en que el aparato correspondiente no toque el objeto a medir y que además favorezca la lectura visual de longitudes.

Rta. Un sistema podemos usar una aplicación con la cual solo ingresemos el objeto a medir sus valores y lo cual este nos arroja valores 

1. ¿Cómo mediría el espesor de una hoja de papel ‘bond’?

Rta. Lo mediría con un calibre pie rey Universal, se cuentas varias hojas y luego se mide, el resulta se dividen entre cantidad de hojas que utilizamos.

1. ¿Serviría el sistema de inmersión en agua para medir las densidades de diversas maderas? (Explique)

Rta. No serviría porque es un material orgánico lo cual en las leyes de física los materiales orgánicos flotan.

1. ¿Cómo podría detectar a través de la medición de su densidad que un cierto material no es puro?

Rta. Cuando un material es puro tiene un peso determinado. Y si se mide el peso de un material de determinado volumen y es mayor o menor al puro se sabrá que el material no es puro.

1. Si se tuviera dos balanzas, una con una precisión  y la otra con , las cuales se utilizarían para medir la masa del mismo cilindro. Al medir 4 veces la masa con la primera se obtiene un promedio validado  m1 con un error total de , por otra parte con la otra se obtiene a m2 con un error estadístico de , Considerando que el volumen es constante, y que ambas balanzas se encuentran en excelentes condiciones ¿Existe una diferencia entre el error propagado de la densidad con y ? Si existe ¿Cuál error propagado seria mayor? Explique.[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15]

La balanza se utiliza para pesar masas pequeñas de solo unos kilos y a nivel de laboratorio.  La evolución de las balanzas en los últimos tiempos ha sido muy acusada, porque se ha pasado de utilizar las balanzas tradicionales de funcionamiento mecánico a balanzas electrónicas de lectura directa y precisa. 
Los principales usos de las balanzas actualmente son para pesar los alimentos que se venden a granel al peso: carne, pescado, frutas.

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