Practica 1 Teoría De Errores Fisica Clasica Esime Zacatenco

TEORÍA DE ERRORES

Objetivos:

El alumno concluirá que existen errores en las mediciones, diferenciando los errores sistemáticos de los errores accidentales.

En un conjunto de mediciones determinará el valor más probable, asignándole la incertidumbre, a las mediciones directas.

Explicará el concepto de cifras significativas.

Introducción Teórica:

El progreso de la ciencia y de la ingeniería está íntimamente ligado a los avances en el arte de medir. Es por esto que un ingeniero debe estar familiarizado, tanto con métodos de medición, como con las técnicas de análisis para la interpretación de tos datos experimentales.

En la ingeniería existe una amplia gama de técnicas de medición y experimentos que pueden variar; desde la burda medición del peso de un objeto, hasta el efectuar algunas mediciones precisas del diámetro del protón. Ya que el rango de experimentos es tan amplio, la preparación del ingeniero en el campo experimental debe ser diversa para poder enfrentarse a las diferentes situaciones experimentales.

También es necesario que el ingeniero conozca que es lo que busca, antes de realizar sus experimentos, pues el objetivo del experimento definirá el grado de exactitud de las mediciones y justificará tos gastos, así como los recursos humanos necesarios.

Al ingeniero no sólo le debe interesar la medición de variables físicas sino también su control. La eficacia del control está íntimamente relacionada con la exactitud de la medición; por lo tanto es necesario tener un buen conocimiento de las técnicas de medición para efectuar el diseño de sistemas de control.

Para que los datos experimentales tengan máxima significación, no es suficiente que se realicen mediciones hábiles sobre las variables, sino que, además, se debe precisar el grado de exactitud y la precisión con que se han medido. Para especificar la exactitud y la precisión, deben conocerse las limitaciones de los instrumentos; así como también se debe tener en cuenta los posibles errores sistemáticos y accidentales que puedan ocurrir en la obtención de los datos experimentales.

Con frecuencia el ingeniero se avoca a un programa experimental sin tener una metodología previa, lo cual puede ocasionar que los datos se recopilen al azar, por lo que muchos de éstos no servirán por tener poco valor correlativo, originando pérdidas de tiempo y dinero.

Por todo lo anterior, el ingeniero debe familiarizarse con el manejo de técnicas estadísticas para poder analizar adecuadamente sus datos; por medio de dichas técnicas es posible estimar los errores esperados y las desviaciones sobre mediciones.

La tarea de determinar el error de una magnitud, medida en la práctica, no es sencilla; ya que en el resultado de la medición influyen una gran diversidad de factores que, en cualquier experimento concreto, es imposible analizar e indicar debido a que el conocimiento de las leyes de los procesos que acompañan la propia medición es limitado.

Por eso el valor real del error de la magnitud medida, en cualquier etapa del desarrollo de la técnica experimental y de la metódica de medición, permanece desconocido. Cada medición involucra un error, que puede ser grande o pequeño, pero que debe considerarse en el diseño de experimentos.

De aquí que el objetivo de la teoría de errores puede ser sólo la estimación del error en las mediciones. El grado de certeza de esa estimación depende de la cantidad de factores que se han tenido en cuenta en el experimento concreto dado y que influyen sobre el resultado de las mediciones.

El avance en la ingeniería es dependiente del continuo mejoramiento en la precisión y exactitud de las mediciones de las variables de longitud, masa, tiempo, temperatura, presión y combinaciones de ellas, pues se requieren cada vez más un control más fino y eficiente de los procesos industriales, para competir con éxito en el mercado.

Similarmente muchas industrias están controlando nuevas variables que representan complejas combinaciones de las mediciones.

Material Requerido:

1 Vernier

1 Flexómetro

1 Disco do madera

1 Regla de madera de bordes delgados

1 Tornillo micrométrico

1 Regla de madera de bordes gruesos

Desarrollo Experimental:

Noción de Error

Procedimiento I: Coloque la regla de madera de bordes gruesos (graduada en mm) a lo largo de la línea recta AB de la figura 1 (como se muestra en la figura 2)

Anote la posición de A y B en la tabla 1, tratando de apreciar en su lectura hasta décimas de milímetro.

Repita lo anterior 4 veces más. Para cada medición procure utilizar diferentes partes de la regla.

Tabla I

Medición Lecturas (cm) Longitud

AB = B-A (cm)

Posición de A Posición de B

1 0 4.8 4.8

2 1 5.7 4.7

3 2 6.7 4.7

4 3 7.7 4.7

5 6 10.8 4.8

Calcule la diferencia B-A, que nos proporciona la longitud de la línea recta AB, registre sus resultados en la tabla 1.

Discusión:

¿Resultaron iguales o diferentes los valores obtenidos de la longitud AB?

¿Puede usted decir cuál es el valor exacto?

¿A qué atribuye lo anterior, si lógicamente nos tienen que salir valores iguales?

Ahora bien, las causas de error de una medición son múltiples, en el caso presente de la medición de la longitud AB, los errores pueden imputarse a:

El instrumento de medición ¿Por qué?

El operador ¿Por qué?

Conclusiones:

En el proceso de medición se comenten que pueden ser pequeños o grandes, pero cuyo valor es desconocido.

¿A qué otra conclusión ha llegado?

Errores Sistemáticos

Error de paralaje.

Procedimiento II: Mida la recta AB de la figura 1, tomando las lecturas de A y B desde una sola posición N, como se muestra en la figura 3.

Registre sus resultados en la tabla 2.

Repita lo anterior 4 veces más colocando, en cada ocasión, una parte diferente de la regla sobre la línea AB.

Medición Lecturas (cm) Longitud

AB = B-A (cm)

Posición de A Posición de B

1 0 4.8 4.8

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