Indicar la confiabilidad o grado en que se puede confiar en el valor establecido y que, por lo común, se conoce como “índice de precisión”




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fecha de publicación01.02.2016
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UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

CURSO FISICA MECANICA

PRACTICA DE LABORATORIO VIRTUAL

PRACTICA 1. MEDICION Y ERRORES



1. INTRODUCCION

Es bien sabido que la especificación de una magnitud físicamente medible requiere cuando menos de dos elementos: Un número y una unidad. Con frecuencia se menosprecia un tercer elemento que tiene la misma importancia: indicar la confiabilidad o grado en que se puede confiar en el valor establecido y que, por lo común, se conoce como “índice de precisión”. Las mediciones nunca pueden efectuarse con precisión absoluta; las cantidades físicas obtenidas de observaciones experimentales adolecen siempre de alguna incertidumbre.

2. OBJETIVOS

    1. Adquirir habilidad en el manejo de algunos instrumentos de medida de  longitud, de masa y de  tiempo.

    2. Observar  el uso de cifras significativas para expresar valores medidos y resultados de cálculos.

    3. Determinar el Límite Instrumental de Error LIE de los instrumentos de medida más usuales en el  laboratorio.

    4. Realizar un análisis de los errores presentes en el proceso de medición para  establecer su propagación en los procesos de medición indirecta.


3. MARCO TEORICO

    1. Medición, exactitud, precisión y cifras significativas

    2. Medidas directas e indirectas

    3. Clasificación de errores

    4. Error absoluto, error relativo, límite instrumental de error y error total

    5. Propagación de errores en medidas indirectas

    6. Uso del calibrador vernier, del tornillo micrométrico y la balanza de triple brazo.

Uso del calibrador vernier y del tornillo micrométrico. Visite las páginas:

http://www.youtube.com/watch?v=KQQ05W2iUbk (aprender a leer el calibrador vernier o pie de rey).

http://www.youtube.com/watch?v=FjGV6ve-Nxg&feature=related (video micrómetro o palmer – video funcionamiento del calibre).

Balanza mecánica de tres brazos (visite la página: http://www.youtube.com/watch?v=yPYlPBaAP8Y)


4. MATERIALES

Computador, Internet, Simulador Vernier, Tornillo Micrométrico o Palmer, Balanza Monoplato y Péndulo Simple


  1. PROCEDIMIENTO


5.1 SENSIBILIDAD DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA

Determine el LIE de cada uno de los instrumentos de medida mostrados en las figuras y registre los datos en la tabla 1:

TABLA 1. Límite instrumental de error

Instrumento

Patrón de medida

LIE

Calibrador Vernier







Tornillo Micrométrico







Regla en mm







Cronómetro







Termómetro







Dinamómetro







Balanza de triple brazo







5.2 CALCULO DEL ERROR ABSOLUTO

5.2.1. Calibrador Vernier

Ingrese a http://www.vjc.moe.edu.sg/fasttrack/physics/vernier13.htm


Las mediciones se hacen sobre dos objetos: Un Vaso (Cup) o una Esfera (Ball), los cuales pueden ser cambiados de tamaño con el cursor asociado al botón.

Arrastre el vaso hasta la parte superior del calibrador vernier con el propósito de determinar su diámetro interno, posteriormente corra la reglilla del instrumento hasta que él lo permita y proceda a leer el valor del diámetro interno del vaso. Registre su resultado en la tabla 1 y haga que otros compañeros tomen la lectura actual y la registren. Realice el proceso de datos para completar las cuatro últimas filas de la segunda columna.

TABLA 1. Medida del diámetro Interno del Vaso

Medida

Vaso 1

Vaso 2

Vaso 3

1

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

5

 

 




Valor Promedio

 

 

 

Desviación Media DM

 

 

 

Límite Estadístico de Error LEE

 

 

 

Límite Total de Error LE

 

 

 


Exprese el resultado de la medida del diámetro interno del vaso d en función del intervalo de confianza e interprételo

d1 = ________________

Ahora haga click en el botón, varíe el tamaño del vaso y repita el proceso hasta completar la tabla.

Para los otros dos vasos exprese el resultado de su medición en función de intervalos de confianza e interprételos

d2= __________________ d3= __________________

      1. Tornillo Micrométrico

Ingrese a http://www.vjc.moe.edu.sg/fasttrack/physics/macrometer_ya_v6.htm

Se medirá el diámetro de la esfera el cual se puede variar al desplazar el cursor que está inmediatamente debajo de ella. Para abrir el tornillo debe desplazar hacia abajo el cursor ubicado en la parte central izquierda del Applet. En el recuadro inferior derecho se observa una ampliación de la zona crítica y es allí donde se deben efectuar las lecturas del diámetro.

Fije un tamaño para la esfera, abra el tornillo, arrastre la esfera hasta el interior del tornillo y libérela. Ahora cierre gradualmente el tornillo hasta donde la esfera lo permita y proceda a tomar la lectura correspondiente registrándola en la tabla 2.

Permita que otros compañeros tomen la lectura actual y la registren. Realice el proceso de datos para completar las cuatro últimas filas de la segunda columna.

Exprese el resultado de la medida del diámetro d de la esfera en función del intervalo de confianza e interprételo:

d1= __________________


TABLA 2. Medida del diámetro de la esfera

Medida

Esfera 1

Esfera 2

Esfera 3

1

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

5

 

 




Valor Promedio

 

 

 

Desviación Media DM

 

 

 

Límite Estadístico de Error LEE

 

 

 

Límite Total de Error LE

 

 

 









Ahora haga click en el botón, varíe el tamaño de la esfera y repita el proceso hasta completar la tabla

Para las otras dos esferas exprese el resultado de su medición en función de intervalos de confianza e interprételos

d2= __________________ d3= __________________

5.2.3 Balanza Monoplato

Ingrese a http://www.educaplus.org/play-104-Balanza-monoplato.html



Si la pantalla aparece blanca entonces haga click derecho sobre esta región y active la función Reproducir. Se muestra una balanza de cuatro brazos y cinco erlenmeyer, uno vacío y los otros contienen diferentes sustancias. En la parte superior derecha hay una ampliación del nivel usado para determinar la masa de los cuerpos ubicados sobre la balanza.

Se supone que los cinco erlenmeyer son idénticos. Establezca un procedimiento para determinar la masa de las sustancias contenidas en ellos, escríbalo y ejecútelo registrando sus resultados en una tabla.

Teniendo en cuenta el número de moles en cada recipiente y el concepto de mol, determine el valor teórico para la masa de cada sustancia. Determine el error porcentual asociado al proceso de medición y registre valores.

    1. PROPAGACIÓN DE ERRORES

Ingrese a la siguiente dirección: http://phet.colorado.edu/sims/pendulum-lab/pendulum-lab_es.html



En la parte inferior derecha del Applet active la opción para que disponga del cronómetro y de la cinta métrica.

Fije una longitud del péndulo, mídala y exprese el resultado usando la teoría de error.

Ahora arrastre la masa del péndulo hasta darle una amplitud inferior a 10º, libérelo para que oscile libremente. Nos interesa medir el periodo del péndulo, que es el tiempo empleado en una trayectoria completa (una oscilación). Plantee, escriba y ejecute un procedimiento que le permita medir el periodo.

Exprese el periodo del péndulo usando la teoría del error.

Determine el valor de la aceleración de la gravedad por medición indirecta usando la ecuación del periodo de oscilación del péndulo simple:



Donde T es el periodo de oscilación, L la longitud del péndulo y g es la aceleración de la gravedad. Con los valores conocidos de L y T obtenga el valor de g.

Use la técnica del error para determinar el error propagado en este proceso de medición indirecta.

Repita el proceso para otras dos longitudes del péndulo.

Consulte en un texto o en la WEB el valor teórico de la aceleración de la gravedad y determine el error porcentual asociado.

Suelo decir con frecuencia, que cuando se puede medir y expresar con números aquello sobre lo cual se está hablando, se sabe algo acerca del tema; pero cuando no se puede medir, cuando no es posible expresarlo con números, el conocimiento es mezquino e insatisfactorio; tal vez sea el principio del conocimiento, pero sólo representa un pequeño paso hacia la etapa científica, sea cual fuere el tema de que se trate”

LORD KELVIN

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