Laboratorio de fsica I

Laboratorio de fsica I

UNIVERSIDAD NACIONALMAYOR DE SAN MARCOS

CURSO: LABORATORIO DE FISICA ITEMA : INTRODUCCIN A LA TEORIA DE MEDICIONESPROFESOR : Vctor Quiones ALUMNOS: Ramirez Rodriguez Carlo Brandon 15190175 Chuquilin Ibarra, Anthony Eloy 15190143 Valencia Zuta, Anthony 15190135 Machuca Meoo, Diego Nicolas 15190180TURNO : Viernes 18.00 20.00 pmFecha de laboratorio: 17/04/2015 Fecha de entrega: 24/04/2015 Ciudad Universitaria, Abril 2015

INDICE

1.- Introduccin

2.- Resumen

3.- Objetivos

4.- Marco terico

5.- Materiales

6.- Procedimiento experimental

7.- Tabulacin y clculos

8.- Anlisis de resultados

9.- Conclusiones y recomendaciones.

10.- Cuestionario

11.-Bibliografia

1.- Introduccin

Es importante medir ya que siempre se busca conocer las dimensiones de objetos para el estudio de muchas reas de aplicacin. Ante esta necesidad, se debe definir primero la precisin, lo que implica el conocimiento de los errores de medicin y la forma en que ellos inciden en los resultados obtenidos.

En esta primera prctica de laboratorio se tratara el tema de mediciones dentro de ella se tratar el tema de errores el cual ayuda a conocer el error que existe cuando se est efectuando una medicin a un determinado objeto, para esto se aplicara frmulas para hallar el error de medicin, en las cuales se utilizaran una serie de mediciones los cuales son tomados con instrumentos que se manipular en el laboratorio previo conocimiento bsico de su utilizacin.

2.- Resumen

En esta prctica de laboratorio aprendimos las caractersticas de los instrumentos de medicin, as como la manera de emplearlos. La prctica consisti en medir diferentes caractersticas de algunos objetos con los diferentes aparatos que aprendimos a usar vernier, tornillo milimtrico y balanza. En la prctica realizamos mediciones directas e indirectas. Tambin aplicamos nuestros conocimientos en torno a las incertidumbres y posibles errores en las mediciones.

3.- Objetivos Conocer las caractersticas de los instrumentos de medicin. Manejar y aplicar los conceptos de cifras significativas, error absoluto, error relativo, error mnimo, y error aleatorio. Entender el proceso de medida de una cantidad fsica y la necesidad de cuantificar la dispersin de los datos al repetir una medida muchas veces. Diferenciar la precisin de los instrumentos. Diferenciar errores casuales y errores sistemticos. Poder calcular el valor medio de una serie de medidas equivalentes y su error correspondiente.

4.-Fundamento terico:

Medicin: proceso bsico de la ciencia que consiste en comparar un patrn seleccionado con el objeto o fenmeno cuya magnitud fsica se desea medir para ver cuntas veces el patrn esta contenido en esa magnitud. Se conocen algunos sistemas convencionales para establecer las unidades de medida: El Sistema Internacional y el Sistema Ingls. En nuestro caso usaremos el Sistema Internacional de Unidades, SI. Ejemplo: 20 m, 12 s, 7 C. El proceso de medicin se divide en:

1.-Medicin directa: Se entiende al establecimiento de la magnitud de una variable mediante la lectura de la escala de un instrumento graduado en unidades correspondientes a dicha variable. Ejemplo: la longitud de una mesa.

Errores en las medidas directas:

A).Errores sistemticos.- Son causados por:- Defecto o inexactitud del aparato usado. Por ejemplo, si el cero del nonio de un vernier no coincide con el cero de la escala fija, en la posicin inicial, se introducir una desviacin que es igual para todas las medidas realizadas. Ello se puede remediar calibrando el instrumento.- Por el observador, que puede introducir errores por efecto de paralaje. Este error se evita estando consciente de las causas que lo origina.- Variacin de las condiciones ambientales, sobre las cuales el observador no tiene control.- Por el mtodo empleado y en este caso slo se hacen evidentes si se cambia el mtodo.

B). Errores aleatorios, probabilsticos, fortuitos o casualesEs consecuencia de las mltiples fluctuaciones incontrolables e independientes de los factores que intervienen en la realizacin de una medicin, debido en general a la imprecisin de las observaciones realizadas o variaciones momentneas de los instrumentos.

Tratamiento de errores experimentales:Error absoluto: Se obtiene de la suma de los errores del instrumento y el aleatorio.

La expresin del valor de la medida es:

Error Relativo: Es la razn del error absoluto y el valor promedio de la medida.

Error Porcentual: Es el error relativo multiplicado por 100.

2.-Medicin indirecta, o calculada: Se entiende a la deduccin de la magnitud de una variable mediante operaciones matemticas con magnitudes obtenidas por medicin directa.Ejemplos:La aceleracin, densidad.

Precisin para las mediciones Indirectas:

Las medidas indirectas son afectadas por los errores de las mediciones directas. Estos errores se propagan cuando se calcula el valor de la medicin indirecta.

Si Z=Z(A,B) expresa una magnitud fsica cuya medicin se realiza indirectamente; A y B son ambas medidas directas, ambas indirectas o una directa y la otra indirecta tal que:

Las medidas indirectas se calculan mediante las frmulas que ahora analizaremos.i) Si Z resulta de adiciones y/o sustracciones Z=AB, entonces:

ii) Si Z resulta de multiplicaciones o divisiones: Z=A*B o z= A/B, entonces:

iii) Si Z resulta de una potenciacin: Z=,entonces:

Finalmente, la expresin de la medida indirecta en cualquiera de los casos anteriores ser:

3.-Medidas reproducibles: Son aquellas que al efectuar una serie de comparaciones entre la misma variable y el aparato de medida empleado, se obtiene siempre el mismo resultado.Ejemplo: Si se mide cualquier nmero de veces un lado de una mesa, siempre se obtiene el mismo resultado.

4.-Medidas no reproducibles: Son aquellas que al efectuar una serie de comparaciones entre la misma variable y el aparato de medida empleado, se obtienen distintos resultados cada vez.Ejemplo: Determina 20 veces el tiempo que tarda un a canica en llegar al suelo, cuando se deja caer desde un mismo punto.

5.- Materiales

Balanza de tres barras Calibrador vernier o pie de rey Cilindro metlico Tarugo de madera

6.-Procedimiento experimental:

Observe detenidamente cada instrumento. Determine la lectura mnima de la escala de cada una de ellas. Verifique si los valores estn desviados de cero.

Nota 1: cada miembro del grupo debe realizar por lo menos una medicin por cada material.

Nota 2: la balanza debe calibrase antes de cada medicin o volver a cero.

1.- con la balanza mida las masas del cilindro metlico. Tome como mnimo seis medidas de cada uno.

Se entiende que cada alumno integrante de la mesa de trabajo es un buen experimentador, responda las siguientes preguntas:

a) Cmo son las medidas entre si?De las seis medidas tomadas por cada integrante, se observ que estas varan entre s en los decimales esto se debe a que cada uno le da su medida desde su propio punto de vista.

b) hay necesidad de tener mas de una medida o basta con solo una?, en que casos?En el caso de la utilizacin de la balanza solo se necesita una medida, ya que dicho instrumento estuvo bien calibrado. c) Qu comentarios pude formular sobr la balanza utilizada?La balanza utilizada estuvo bien calibrada, esto permiti una buena medicin de cada material utilizado.

2.- con el calibrador vernier proceda a medir el cilindro de metal con orificio cilndrico hueco y una ranura que es casi paraleleppedo, realice como mnimo seis mediciones de cada longitud.

-Medida del dimetro D y altura H.-Medida del dimetro d0 y la profundidad h0 del orificio cilndrico.-Medida de las dimensiones de la ranura paraleleppedo que posee el cilindro metlico2.- mida la masa y las dimensiones del tarugo, utilizando instrumentos de medida apropiados. Realice como mnimo 6 mediciones de cada magnitud.

7.- Tabulacin y clculos

CUADRO N1 CILINDRO METALICOCilindro CompletoRanura Paraleleppedo

MedidaD(mm)H(mm)L(mm)A(mm)hp(mm)

0150.532.456.3528.3532.45

0250.432.256.0027.0532.25

0351.032.405.7028.0032.40

0451.032.655.9029.4032.65

0551,832.506.2027.6032.50

0652.532.406.3028.4032.40

Ei=Elm

0.0250.0250.0250.0250.025

0.740.090.230.730.09

0.990.120.310.980.12

0.990.120.310.980.12

Medida

Volumen(Vc)(mm3)Volumen(Vp)(mm3)

Medida

Masa(g)

VolumenReal

mm3

CUADRO NO TARUGOTarugo

Medidadt(mm)H(mm)mt(g)

0116.33101.42518.73

0216.30101.750

0316.10101.800

0416.30101.850

0516.20101.650

0616.25101.700

Es=Elm0.0250.025

0.080.14

0.110.18

0.110.180.05

Medida

Medida

Volumen (mm3)

8.- Anlisis de resultados

Al evaluar los resultados obtenidos en el procedimiento experimental, se observa que en las seis medidas tomadas por diferentes personas a los diferentes objetos existe una variacin mnima, la cual se va a justificar en las siguientes lneas:

1) La posicin o el ngulo de observacin que cada persona tuvo al momento de realizar las medidas correspondientes, no fueron las adecuadas.2) En el caso de la balanza, esta no estuvo bien calibrada, lo cual genero un margen de error mnimo es dicha pesada.3) Con respecto a la utilizacin del vernier, el objeto a medir no estuvo bien puesto.4) Adems la lectura del vernier no fue la correcta; generando as las diferentes mediciones.

9.- Conclusiones y recomendaciones

Conclusiones:

Cuanto ms nmeros de mediciones se realiza, mayor es la posibilidad de encontrar las variaciones de los valores reales de dicha medida, esto hace que la posibilidad de encontrar el valor real sea menor; lo cual se concluye que el nmero de variaciones del valor real es directamente proporcional al nmero de mediciones e inversamente proporcional a encontrar el valor real.

Mientras ms mnima se la lectura mnima del instrumento usado cabe la posibilidad de encontrar mayor nmero de variaciones del valor real, sin embargo se acerca cada vez ms al valor real.

Recomendaciones:

Para obtener las mediciones ms exactas se debe tener en cuenta lo siguiente: Calibrar correctamente los instrumentos antes de ser usados

Tener una buena postura

Estar en un ambiente apropiado para que no influya los factores ambientales tales como el aire, calor, etc., pues esto puede ocasionar ligeras variaciones en el valor real.

Estar seguro que los objetos a ser medidos no se encuentren en mal estado o adheridos a otras sustancias que perjudiquen la medicin.

10.- CUESTIONARIO

1. Coloque el error absoluto y halle el error relativo y el error porcentual cometido en la medida del volumen del cilindro.

ZErE%

1.890.022%

2. Coloque el error absoluto y encuentre el error relativo y el error porcentual que ha resultado al obtener la medida del volumen de la placa de vidrio y/o metal y tarugo.

CUERPOZErE%

Placa0.20.2525

Tarugo0.090.0040.4

3. Halle el error relativo y el error porcentual de la densidad del cilindro y de la esfera metlica. Exprese la medida con estos errores.

CUERPOErE%Densidad

Cilindro0.150.022%6.24 0.15

4. Con la ayuda de tablas de densidades, identifique los materiales de los cuerpos medidos en el experimento. Dichas tablas se encuentran en textos, o en Handbooks, de Fsica.

CUERPOexpteoClase de sustancia que se identifica

Cilindro metlico 6.24 8.96 cobre

Placa de polietileno1.1 0.9 Polietileno de alto impacto

Tarugo0.8 0.6 madera

5. Considere los valores de las tablas como valores tericos. Halle el error experimental porcentual de las densidades.

CILINDROPLACATARUGO

Error experimental porcentual3.4 %18 %33%

6. Qu medida es mejor, la de un tendero que toma 1kg de azcar con la precisin de un gramo, o la de un fsico que toma 10cg de una sustancia en polvo con una balanza que aprecia miligramos? Para fundamentar mejor su respuesta anterior, conteste si es ms significativo recurrir al error absoluto o al error relativo.

La mejor medida es la del fsico porque toma la precisin de un miligramo en cambio el tendero toma slo la precisin de un gramo, o sea que la lectura mnima de la balanza que aprecia miligramos se aproxima ms a la medida real que tomando slo un gramo.Es ms significativo recurrir al error relativo porque el cociente nos dar aproximaciones ms exactas para el caso del fsico.

7. Conociendo la estatura de una persona y el largo de la sombra que proyecta, como tambin el largo de la sombra que proyecta un rbol, puede determinarse la altura del rbol?, afecta a los resultados la posicin del sol?

Se puede calcular la altura de un rbol utilizando la semejanza de tringulos y se resuelve de la siguiente manera:

La posicin del sol afectara al resultado, ya que las sombras dependen de la posicin del sol.

8. De las figuras que lecturas se observan, tanto del vernier como del micrmetro

Rpta: 1.5Rpta: 72.35

Rpta: 8.17Rpta: 4.83

9. Un extremo de una regla de longitud L, se apoya sobre una mesa horizontal y el otro extremo un taco de madera de altura H. Si se mide el valor de a desde el extremo de la regla hasta el punto de contacto con la esfera, cunto mide el radio de la esfera?

aH =aL2r

UNMSM Introduccin a la teora de medicionesPgina 9