Manejo de medidas, instrumentos e incertidumbres: Determinación del volumen y densidad por el método directo y principio de Arquímedes

Manejo de medidas, instrumentos e incertidumbres: Determinación del

volumen y densidad por el método directo y principio de Arquímedes.

 Luz María García Llano, Manuela Cuartas Quiceno, Durey Alonso Restrepo Carmona

Estudiantes de Ingeniería Sanitaria

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Resumen

En este artículo se tiene como objetivo realizar un modelo mecánico de un fenómeno químico denominado desintegración radioactiva. Para esto usaremos cien (100) arandelas metálicas, a las que previamente se le realizaron mediciones de diámetro y peso, y un marco de madera con franjas delimitando la zona de desintegración (zona de interés), el cual agitamos, tomando cada vez el número de arandelas que quedan en la franja de interés, que representarían cada núcleo desintegrado, hasta llegar a 1 o 0 arandelas; se registran los datos, tales como número de.

Palabras claves:  Densidad; Exactitud; Incertidumbre relativa; Precisión; Principio de Arquímedes; Volumen.  

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1. Introducción

La palabra medir hace alusión a la acción de comparar una cantidad determinada de un objeto con una unidad de medida, de esta forma se pueden determinar ciertas magnitudes (longitud, diámetro, masa, densidad) mediante instrumentos de medición. En el laboratorio de física medir permite obtener datos que llevan a la deducción de un análisis importante frente al método directo y el principio de Arquímedes con el objetivo de determinar el volumen, densidad, incertidumbre relativa y error relativo de los objetos geométricos, para así definir la precisión y exactitud de las medidas, además de identificar cuáles son las causas de las inexactitudes e imprecisiones que van a llevar a errores sistemáticos y de escala.

2. Marco Teórico

2.1 Densidad

Alude a la relación que existe entre la masa de una sustancia (o de un cuerpo) y su volumen. [1]

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2.2 Volumen

Magnitud métrica, euclideana y de tipo escalar, que se puede definir como la extensión de un objeto en sus tres dimensiones, es decir, tomando en cuenta su longitud, ancho y altura. [2]

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2.3 Principio de Arquímedes

Afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. [3]

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2.4 Exactitud

La exactitud de una medición está determinada por el hecho que el valor real aceptado este contenido en el intervalo arrojado por la medida. [4]

2.5 Precisión

La precisión de la medida está relacionada con la incertidumbre relativa, y será tanto más precisa cuanto más pequeña sea esta. [5]

2.6 Incertidumbre Relativa

Es el cociente entre la incertidumbre absoluta y el valor más probable de la medida. [6]

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2.7 Error Relativo

Diremos que nuestra medida es exacta si el error relativo con respecto al valor aceptado es menor que la incertidumbre relativa de la medida, donde el error relativo está definido a través de: [7] 

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2.8 Error de escala

Este tipo de error está determinado por la precisión del aparato de medida. [8]

2.9 Error sistemático

Existen otros factores que sistemáticamente producen error en la medida, puesto que dependen del sistema o montaje experimental. [9]

3. Metodología

Se emplea el método directo y el principio de Arquímedes para la determinación del volumen y densidad para cada uno de los objetos geométricos asignados (tuerca, cubo, cilindro, barra, esfera y canica). El procedimiento realizado para cada método se explica a continuación:  

3.1 Método directo

•  Se inicia con la medición de la masa por medio de una balanza analítica. 
•   Luego se procede a tomar la dimensión de longitud con el pie de rey con una precisión de 0.05 mm y el diámetro con el micrómetro cuya precisión es de 0.01 mm, para cada uno de los objetos.
•  Se finaliza realizando los respectivos cálculos de volumen, densidad e incertidumbre relativa de….

3.2 Principio de Arquímedes 

• Se utiliza el montaje experimental ilustrado en la fig. 1 para la determinación de la densidad.

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                              Fig. 1

•  El recipiente se llena completamente de agua, se ubica en la balanza analítica previamente tarada y se procede a sumergir cada uno de los objetos hasta quedar completamente cubiertos por el agua. Es importante que al tomar el valor de la masa aparente los objetos no deben estar tocando las paredes el recipiente.
• Para finalizar se realizan los respectivos cálculos de densidad e incertidumbre relativa de acuerdo a las formulas descriptas en el marco teórico….

4. Resultados y Análisis

Los datos experimentales obtenidos luego de aplicar el procedimiento referido en la metodología están descritos en la Tabla 1.

                    Tabla 1. Datos experimentales.

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