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Práctica de Laboratorio de Física Clásica Nº 1. Mediciones y Errores

Díaz Ricardo, Farinango Ramiro Carrera de Ingeniería Mecánica, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Sangolquí, Ecuador Departamento de Física, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE E-mail: dí[email protected]

(Recibido el 10 de octubre de 2018; aceptado el 17 de octubre de 2018) Resumen Siempre es importante aprender a medir pues a menudo se busca conocer las dimensiones de objetos para el estudio de su comportamiento para ciertas áreas de uso .En esta sesión se tratara el tema de mediciones acompañado con la teoría acerca de errores, nos permitirá obtener así un dato mucho más realista cuando efectuemos una medición a un determinado objeto para esto el estudiante usara fórmulas para hallar el error de medición, teniendo una serie de registros de mediciones los cuales son tomados con instrumentos que el estudiante manipulara en el laboratorio previo conocimiento de su utilización. Se espera al final de la practica poder obtener un valor de volumen y densidad cercano al valor real. Palabras Clave: Medición, Error

Abstract It is always important to learn to measure, since one often seeks to know the dimensions of objects for the study of their behavior for certain areas of use. In this session, the topic of measurements will be discussed together with the theory about errors, this will allow us to obtain a much more realistic data when we make a measurement to a certain object for this the student will use formulas to find the measurement error, having a series of records of measurements which are taken with instruments that the student manipulated in the laboratory prior knowledge of their use. It is expected at the end of the practice to obtain a volume and density value close to the real value. Keyword: Measurement, Error

OBJETIVOS: 

Determinar la altura y diámetro del cuerpo de prueba, utilizando instrumentos de medición directa para obtener mediciones indirectas (densidad, volumen)



Expresar correctamente el valor numérico de las mediciones empleando el concepto de cifras significativas y exactitud de la medición que se han utilizado, aplicando la Teoría de Errores, para acercarnos al valor real

en todo caso depende de la habilidad del experimentador.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA La importancia de las mediciones crece permanentemente en todos los campos de la ciencia y la técnica. Para profundizar más sobre lo que son las mediciones primero es necesario saber y conocer que es medir por tanto no haremos la siguiente pregunta:

ERRORES DEL INSTRUMENTO DE MEDICIÓN: Son los errores relacionados con la calidad de los instrumentos de medición: 

¿Qué es medir?, Medir es el acto que se realiza para obtener de las dimensiones de un objeto respetando un patrón de medida específico.

Ejemplo: lectura mínima de 1/25 mm

Hay dos tipos de mediciones: 

Elm = ½ (1/25mm) = 0,02 mm

a. Medida Directa:

El valor de la magnitud desconocida se obtiene por comparación con una unidad desconocida. 

b. Medida Indirecta:

Valor obtenido mediante el cálculo de la función de una o más mediciones directas, que contienen fluctuaciones originadas por perturbaciones diversas .Debido a esto se agrupan en dos clases: ERROR EN DIRECTAS

LAS

ERROR DE LECTURA MINIMA ( ELM), Cuando la expresión numérica de la medición resulta estar entre dos marcas de la escala de la lectura del instrumento. La incerteza del valor se corrige tomando la mitad de la lectura mínima del instrumento.



ERROR DE CERO (E0), es el error propiamente de los instrumentos no calibrados.

Ejemplo: cuando se tiene que las escalas de lectura mínima y principal no coinciden, la lectura se verá que se encuentra desviada hacia un lado del cero de la escala. Si esta desviación fuera menor o aproximadamente igual al error de lectura mínima, entonces 𝐸0 𝑒𝑠 𝐸0 = 𝐸𝐿𝑀

MEDICIONES

𝐸𝑖 = √(𝐸)2 + (𝐸)2

ERRORES SISTEMÁTICOS:

ERRORES ALEATORIOS:

Son los errores relacionados con la destreza del operador

Son los errores relacionados en interacción con el medio ambiente, con el sistema en estudio, aparecen aun cuando los errores sistemáticos hayan sido suficientemente minimizados, balanceadas o corregidas.



ERROR DE PARALAJE ( EP ), este error tiene que ver con la postura que toma el operador para la lectura de la medición.



ERRORES AMBIENTALES Y FISICOS (Ef), al cambiar las condiciones climáticas, éstas afectan las propiedades físicas de los instrumentos: dilatación, resistividad, conductividad, etc.

También se incluyen como errores sistemáticos, los errores de cálculo, los errores en la adquisición automática de datos y otros. La mayoría de los errores sistemáticos se corrigen, se minimizan o se toleran; su manejo

Los errores aleatorios se cuantifican por métodos estadísticos. Si se toma n- mediciones de una magnitud física x, siendo las lecturas x1, x2, x3,…,xn ; el valor estimado de la magnitud física x, se calcula tomando el promedio de la siguiente manera.

𝑋̅ =

𝑥1 + 𝑥2 +𝑥3 + ⋯ + 𝑥𝑛 ∑𝑛𝑖=1 𝑥𝑖 = 𝑛 𝑛

La diferencia de cada medida respecto de X se llama desviación. El grado de dispersión de la medición, estadísticamente se llama desviación estándar de la medida y se calcula mediante:

El error aleatorio E para mediciones(