Informe 1 de Fisica I

UNIVERISIDAD MAYOR DE SAN MARCOSDECANA DE AMRICA

IntroduccinSe consideran Ciencias experimentales aquellas que por sus caractersticas y, particularmente por el tipo de problemas de los que se ocupan, pueden someter sus afirmaciones o enunciados al juicio de la experimentacin. En un sentido cientfico la experimentacin hace alusin a una observacin controlada; en otros trminos, experimentar es reproducir en el laboratorio el fenmeno en estudio con la posibilidad de variar a voluntad y de forma precisa las condiciones de observacin. La F sica y la Qumica constituyen ejemplos de Ciencias experimentales. La historia de ambas disciplinas pone de manifiesto que la experimentacin ha desempeado un doble papel en su desarrollo. Con frecuencia, los experimentos cientficos slo pueden ser entendidos en el marco de una teora que orienta y dirige al investigador sobre qu es lo que hay que buscar y sobre qu hiptesis debern ser contrastadas experimentalmente. Pero, en ocasiones, los resultados de los experimentos generan informacin que sirve de base para una elaboracin terica posterior. Este doble papel de la experimentacin como juez y gua del trabajo cientfico se apoya en la realizacin de medidas que facilitan una descripcin de los fenmenos en trminos de cantidad. La medida constituye entonces una operacin clave en las ciencias experimentales.

I. Objetivos1


Describir, identificar y reconocer los diversos instrumentos de medida, e interpretar sus lecturas mnimas. Describir entender y aplicar las caractersticas de las mediciones directas e indirectas. Explicar el grado de precisin y propagacin de incertidumbres en los procesos de medicin.

II. MaterialesBalanza de tres barras Calibrador Verneir o pie de rey Micrmetro o plamer Tarugo de madera Cilindro de metal Cuadrado de plstico

III. Principios Tericos

2


La importancia de las mediciones crece permanentemente en todos los campos de la ciencia y le tcnica. Medir es comparar dos cantidades de la misma magnitud, tomando arbitrariamente una de ellas como medida. La magnitud a medir se representa segn la ecuacin bsica de mediciones: Unidad de la magnitud (SI) Magnitud a medir Valor numrico de la magnitud

La medicin puede ser directa o indirecta:

Medicin Directa:La medida o medicin diremos que es directa, cuando disponemos de un instrumento de medida que la obtiene comparando la variable a medir con una de la misma naturaleza fsica. As, si deseamos medir la longitud de un objeto, se puede usar un calibrador. Obsrvese que se compara la longitud del objeto con la longitud del patrn marcado en el calibrador, hacindose la comparacin distanciadistancia. Tambin, se da el caso con la medicin de la frecuencia de un ventilador con un estroboscopio, la medicin es frecuencia del ventilador (n de vueltas por tiempo) frente a la frecuencia del estroboscopio (n de destellos por tiempo). Las n-mediciones directas realizadas, con n grande, se pueden tratar estadsticamente mediante la Teora de Medicin. El valor real de la medida queda expresada por:

Valor real Medida promedio

Error o incertidumbre

3


Medicin Indirecta:No siempre es posible realizar una medida directa, porque existen variables que no se pueden medir por comparacin directa, es decir, con patrones de la misma naturaleza, o porque el valor a medir es muy grande o muy pequeo y depende de obstculos de otra naturaleza, etc. Medicin indirecta es aquella que realizando la medicin de una variable, podemos calcular otra distinta, por la que estamos interesados.

Errores de Medicin:Atendiendo a su naturaleza los errores cometidos en una medicin admiten una clasificacin en dos grandes vertientes: errores aleatorios y errores sistemticos.

Error aleatorio.No se conocen las leyes o mecanismos que lo causan por su excesiva complejidad o por su pequea influencia en el resultado final. Para conocer este tipo de errores primero debemos de realizar un muestreo de medidas. Con los datos de las sucesivas medidas podemos calcular su media y la desviacin tpica muestral. Con estos parmetros se puede obtener la distribucin normal caracterstica, N [, s], y la podemos acotar para un nivel de confianza dado. Las medidas entran dentro de la campana con unos mrgenes determinados para un nivel de confianza que suele establecerse entre el 95% y el 98%.

Error sistemticoPermanecen constantes en valor absoluto y en el signo al medir una magnitud en las mismas condiciones, y se conocen las leyes que lo causan. Para determinar un error sistemtico se deben de realizar una serie de medidas sobre una magnitud Xo, se debe de calcular la media aritmtica de estas medidas y despus hallar la diferencia entre la media y la magnitud X0. Error sistemtico = | media - X0 |

4


Causas de errores de medicinAunque es imposible conocer todas las causas del error es conveniente conocer todas las causas importantes y tener una idea que permita evaluar los errores mas frecuentes. Las principales causas que producen errores se pueden clasificar en:

Error debido al instrumento de medida. Error debido al operador. Error debido a los factores ambientales. Error debido a las tolerancias geomtricas de la propia pieza.

Errores debidos al instrumento de medidaCualquiera que sea la precisin del diseo y fabricacin de un instrumento presentan siempre imperfecciones. A estas, con el paso del tiempo, les tenemos que sumar las imperfecciones por desgaste.

Error de alineacin. Error de diseo y fabricacin. Error por desgaste del instrumento. Debido a este tipo de errores se tienen que realizar verificaciones peridicas para comprobar si se mantiene dentro de unas especificaciones. Error por precisin y forma de los contactos.

Errores debidos al operador El operador influye en los resultados de una medicin por la imperfeccin de sus sentidos as como por la habilidad que posee para efectuar las medidas. Las tendencias existentes para evitar estas causas de errores son la utilizacin de instrumentos de medida en los que elimina al mximo la intervencin del operador.

Error de mal posicionamiento. Ocurre cuando no se coloca la pieza adecuadamente alineada con el instrumento de medida o cuando con pequeos instrumentos manuales se miden piezas grandes en relacin de tamao. Otro ejemplo es cuando se coloca el aparato de medida con un cierto ngulo respecto a la dimensin real que se desea medir. Error de lectura y paralelaje. Cuando los instrumentos de medida no tienen lectura digital se obtiene la medida mediante la comparacin de escalas a diferentes planos. Este hecho puede inducir a lecturas con errores de apreciacin, interpolacin, coincidencia, etc. Por otra parte si la mirada del operador no esta situada totalmente perpendicular al plano de escala aparecen errores de paralelaje. Errores que no admiten tratamiento matemtico. Error por fatiga o cansancio.5


Errores debidos a los factores ambientalesEl ms destacado y estudiado es el efecto de la temperatura en los metales dado que su influencia es muy fuerte.

Error por variacin de temperatura. Los objetos metlicos se dilatan cuando aumenta la temperatura y se contraen al enfriarse. Este hecho se modeliza de la siguiente forma. Variacin de longitud = Coeficiente de dilatacin especfico x longitud de la pieza x variacin temperatura ( L = .L.T )

Otros agentes exteriores. Influyen mnimamente. Humedad, presin atmosfrica, polvo y suciedad en general. Tambin de origen mecnico, como las vibraciones.

Errores debidos a las tolerancias geomtricas de la propia piezaLas superficies geomtricas reales de una pieza implicadas en la medicin de una cota deben presentar unas variaciones aceptables.

Errores de deformacin. La pieza puede estar sometida a fuerzas en el momento de la medicin por debajo del limite elstico tomando cierta deformacin que desaparece cuando cesa la fuerza. Errores de forma. Se puede estar midiendo un cilindro cuya forma aparentemente circular en su seccin presente cierta forma oval. Errores de estabilizacin o envejecimiento. Estas deformaciones provienen del cambio en la estructura interna del material. El temple de aceros, es decir, su enfriamiento rpido, permite que la fase austentica se transforme a fase martenstica, estable a temperatura ambiente. Estos cambios de geometra son muy poco conocidos pero igualmente tienen un impacto importante.

6


IV. Procedimiento ExperimentalA.-Con una balanza mida las masas del cilindro metlico, tarugo y el cuadrado de plstico. Las masas entre si son distintas pero su diferencia es mnima es decimal. S, es necesario tener mas medidas no solo una ya que siempre hay un margen de error cada vez que medimos nos saldr una medida diferente. La balanza utilizada es muy til y nos ayuda a tener una presin mas exacta pero ahora ya no es tan usada ya que con la tecnologa ahora para mas presin estn las balanzas elctronicas. B.- Con el calibrador veiner procedemos a medir el dimetro y altura del cilindro y del tarugo; para el cuadrado solo el lado. Las variaciones de las medidas como en el anterior experimento es mnima. S es necesario tener mas medidas ya que tenemos diferentes perspectivas cada vez que lo hagamos. El Vernier es muy til para medir orificios, espacios pequeos, prcticamente con el se puede medir casi todo por lo cual es muy usado para la medicin. C.- Con el micrmetro medir el espesor de la lmina de plstico. Como en los casos anteriores las medidas varan muy poco S es necesario tener mas medidas porque siempre nos varia el resultado El micrmetro es muy usado en cuanto a medir los espesores por cual nos sirve mucho.

7


8


9


10

Documents

Informe 1 de Fisica I