Uso de instrumentos de medición

Laboratorio de física. Error experimental. Errores sistemáticos y aleatorios o accidentales. Volumen. Regla, calibrador Vernier y balanza

  • Enviado por: Chichi
  • Idioma: castellano
  • País: México México
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  • Marco teórico:

En toda medición, hay un error, por más mínimo que sea. Por ejemplo, podemos contar el número de bolillos que se han elaborado en una panadería y afirmar que el resultado es exacto. Sin embargo, si tratamos de medir la masa de los bolillos, no obtendremos una respuesta exacta. Esto se debe a que la medición es diferente al conteo. En general, el valor numérico obtenido en la medición no corresponde al valor real de la magnitud que se mide. Los resultados que se obtienen en el proceso de medición son aproximados, debido a la presencia del error experimental.

El error experimental es inseparable al proceso de medición, su valor solamente se puede estimar. Dicho error está definido como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la cantidad medida. Debido a que los errores pueden surgir por muy distintas causas, para su análisis los científicos los clasifican en dos amplias categorías: los errores sistemáticos y los aleatorios o accidentales.

Los errores sistemáticos son los que se pueden evitar, corregir o compensar. Este tipo de errores alteran la medida por no tomar en cuenta alguna circunstancia que siempre afecta de igual manera al resultado, dando lugar a un alejamiento hacia un sentido del valor verdadero. Se les llama sistemáticos porque cuando se presentan siempre se obtienen valores más altos o más bajos que el valor verdadero. Se pueden originar por:

  • Defectos o falta de calibración del instrumento empleado en la medición.

  • Las condiciones del medio ambiente en que se realiza la medición y que pueden afectar al instrumento de medición y/o al objeto a medir.

  • Malos hábitos y una forma peculiar de realizar las observaciones por parte del experimentador. Como cuando se toman lecturas cometiendo el error de paralelaje.

  • Por el empleo de constantes cuyos valores no correspondan al lugar en donde se realizan las mediciones y cálculos, o a la limitada precisión de las constantes físicas empleadas en los cálculos.

  • Este tipo de error puede ser eliminado, compensado o corregido en las mediciones, si se elimina la fuente que lo provoca o se introduce la corrección correspondiente en el resultado de la medición. La detección de los errores sistemáticos es de gran importancia debido a que la presencia inadvertida de este tipo de errores puede conducir a un resultado aparentemente digno de confianza.

    Los errores aleatorios o accidentales se deben, por lo general, a la combinación de un gran número de perturbaciones individuales y fluctuaciones que dan lugar a que la repetición de una misma medición dé, en cada ocasión, un valor distinto. Estos errores siempre están presentes en las mediciones y, en ausencia de los errores sistemáticos, son la causa de que los valores obtenidos en mediciones sucesivas se dispersen alrededor del valor real de la magnitud medida. Al medir varias veces el periodo de oscilación de un péndulo con el cronómetro se obtienen resultados ligeramente diferentes debido a la presencia de los errores. Estos errores pueden ser originados por el observador al leer la escala, por las pequeñas irregularidades del movimiento, por la resistencia del aire, por el cronómetro que se usa, etc. Si no hay errores sistemáticos presentes, algunos resultados serán mayores y otros menores que el valor verdadero.

    En general, los errores aleatorios no se pueden eliminar, pero sí se pueden estimar. Se debe observar que los errores sistemáticos y accidentales se diferencian en que los primeros producen efectos sistemáticos, mientras que los segundos provocan efectos aleatorios. Al usar un cronómetro no sólo se podría ponerlo en marcha y detenerlo en forma irregular al medir el periodo de un péndulo, introduciéndose así en un error aleatorio, sino que se podrá tener la tendencia a ponerlo en marcha después y detenerlo antes, lo que conducirá a un error sistemático.

    Aunque no se puede determinar el valor del error aleatorio (producto de las fluctuaciones personales, de las alteraciones aleatorias del medio ambiente, de la falta de calibración de algunos de los instrumentos que se utilizan, etc.), sí es posible estimar su valor mediante métodos estadísticos. Es conveniente señalar que el error sólo se estima, ya que en cualquier medición experimental no es posible conocer el valor real de la magnitud medida. Al desconocer este valor, no es posible aplicar la ecuación para determinar el valor del error.

    En la actualidad, se conoce como vernier a todas las reglas graduadas, adosadas a una regla graduada fija, que se emplean en barómetros, sextantes y demás instrumentos con el fin de aumentar la resolución de las lecturas. El nonius o nonio, que se emplea en mediciones de distancias, se fundamenta en los mismos principios, pero se toman nueve partes, que se dividen en diez, para poder apreciar décimas de medida.

    El volumen se define como la medida de la extensión de una región del espacio y en particular de la porción ocupada por un cuerpo. La unidad de volumen que se emplea internacionalmente es el metro cúbico; se representa por m3. Este volumen es el que ocupa un cubo de un metro de arista.

    El volumen es una magnitud derivada, ya que se obtiene de multiplicar la longitud por la longitud y otra vez por la longitud. Por ejemplo, en el caso de un paralelepípedo, el volumen se obtiene de multiplicar su largo por su ancho y luego por su altura, que son medidas de longitud.

    En la vida cotidiana es importante conocer el volumen que ocupan los cuerpos, ya sea para transportarlos, para acomodarlos en lugares adecuados o para comprar lo que se necesita. Se calcula mediante modelos matemáticos comúnmente conocidos como fórmulas.

    Para calcular el volumen de un cilindro, se pueden tomar dos caminos. Uno es mediante el modelo matemático de:

    'Uso de instrumentos de medición'
    que es el modelo común para obtener el volumen del cilindro.

    O bien:

    'Uso de instrumentos de medición'
    'Uso de instrumentos de medición'
    'Uso de instrumentos de medición'

    Que es el despeje del modelo utilizado para obtener la densidad de un cuerpo.

    La densidad absoluta se refiere a la masa de un cuerpo por unidad de volumen. La densidad absoluta es una magnitud derivada, porque se obtiene de la combinación de la masa y la longitud. También se le conoce como masa específica, y se le representa por Me.

    En el S. I-. la unidad empleada para medir la densidad absoluta es el kg/m3. no obstante, en la vida cotidiana se emplea más el g/cm3.

      • BIBLIOGRAFIA:

    Gutiérrez, C. (1998). Física 1. México: Larousse. P. p. 18, 19, 52, 53, 54.

    • Objetivo(s):

    Adquirir experiencia en el manejo de instrumentos de medición como la regla, el calibrador Vernier y la balanza, obteniendo las dimensiones de dos objetos cualesquiera.

    • Descripción del proceso:

    Cada integrante de equipo debe realizar las mediciones y los cálculos necesarios para llenar las tablas que aparecen, tanto con la regla como con el calibrador Vernier.

    Tarjeta telefónica

    Mediciones

    Largo (mm)

    Ancho (mm)

    Área (?)

    1

    2

    3

    4

    5

    Promedio

    Lata vacía

    Mediciones

    Diámetro1 (mm)

    Diámetro2

    (mm)

    Largo (mm)

    ÁreaL (?)

    ÁreaS (?)

    Volumen (?)

    1

    2

    3

    4

    5

    Promedio

    Una vez llenas las tablas, se concluye tomando dos datos de volumen de la tabla “lata vacía” y pesando la lata en la balanza, con el objeto de establecer dos datos para la densidad del material constituyente de la lata.

    Mediciones

    Masa (g)

    Volumen (?)

    Densidad (?)

    1

    2

    Promedio

    • Material:

    Regla;

    Calibrador Vernier;

    Balanza;

    Tarjeta telefónica de plástico;

    Lata vacía de leche condensada (397g), sin tapa;

    Calculadora.

    • Análisis de los resultados:

    ¿Qué tipo de errores encontró durante el desarrollo del experimento? Descríbalos brevemente.

    • Conclusiones:

    'Uso de instrumentos de medición'

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