Errores e Instrumentación

Revision as of 15:56, 21 March 2013

Introducción

El presente experimento trata sobre la cuantificación de magnitudes físicas. Como ejemplo, tres magnitudes fundamentales para describir los movimientos serán cuantificadas: longitud, masa y tiempo. Mediante la utilización de diversos instrumentos de medida se analizaran experimentalmente los errores asociados a la cuantificación de cada una de éstas magnitudes.

Objetivos Específicos

1. Familiarizar al estudiante con el trabajo experimental realizado en laboratorio.

2. Aplicar el concepto de medida de una magnitud física, considerando la incertidumbre de su valor real.

3. Analizar las ventajas y desventajas de distintos instrumentos de medida.

Bitácora de Laboratorio

Una bitácora es sin duda algo esencial no tan solo en el trabajo experimental, sino que en todo ámbito en el que ustedes se desenvuelvan de aquí en adelante. Uno de los objetivos de este curso es crear el hábito de su uso. Ella debe contener en detalle todos los procedimientos, resultados y conclusiones preliminares de los experimentos. Debe incluir fecha, títulos, subtítulos, cálculos, estimaciones, gráficos, y en general, todos los datos que les permitan reproducir los experimentos y sus resultados, de manera que se pueda consultar cada vez que existan dudas sobre alguna medida o condiciones específicas del experimento. Es también importante destacar que en la bitácora se deben anotar ideas y observaciones que les parezcan importantes, por ejemplo que bajo la temperatura de la habitación. El hábito de escribir en un cuaderno les servirá también para ordenar, clarificar y llevar a cabo sus ideas.

Informe de Laboratorio

Una vez finalizado el experimento y obtenidos sus resultados, el ciclo de la producción científica no está completo. Sin duda una de las partes más importantes es la comunicación de aquellas conclusiones, inventos o descubrimientos más relevantes. Para ello existe un formato universal de comunicación científica que permite validar tanto el experimento como sus resultados y análisis. Es de extremada importancia conocer esta estructura literaria que permitirá darle sentido a cada una de las partes del trabajo científico.

Un ejemplo de informe de laboratorio puede ser encontrado aquí.

Errores

Dada la incertidumbre inherente a toda medición, existe siempre un error asociado a ellas. Por lo tanto, en el contexto de un experimento no sólo es importante que obtengamos un resultado para una determinada medición, sino que también debemos especificar cuál es el error correspondiente. Este último usualmente lo escribimos usando el símbolo ± que nos dice en qué intervalo es probable que se encuentre el resultado “verdadero”. La inhabilidad de hacer un análisis de error adecuado puede llevarnos a sacar conclusiones completamente erradas a partir de nuestros resultados.

Un ejemplo de análisis de errores puede ser encontrado aquí.

Procedimiento

Midiendo Longitud

1. Seleccione todos los instrumentos de longitud que tiene a su disposición.

2. Determine el rango de medida de cada uno, es decir, el valor máximo y mínimo que se puede medir.

3. Determine el rango de precisión en la medida de cada uno de los instrumentos.

4. Medir el perímetro y calcular el área de la mesa de trabajo. Realice esta medida con al menos tres instrumentos.

5. Medir el espesor y los diámetros interior y exterior de 30 golillas. Realice esta medida con al menos tres instrumentos.

6. ¿Qué lo llevó a escoger esos instrumentos de medida? ¿Enumere al menos tres ventajas y desventajas de los instrumentos utilizados?

Midiendo Masas

1. Tome 30 golillas. Mida su masa una a una y en bloques de 5 en 5.

2. ¿Qué instrumento necesita para hacer esto? ¿Cuál es su rango de medida? ¿Cuál es la incertidumbre de la medida?

3. Usando el dinamómetro, mida la fuerza que ejercen: 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25 y 30 golillas.

4. Grafique en su cuaderno fuerza v/s masa.

5. Realice el análisis estadístico y de errores que el profesor explicará al comienzo de la sesión.

6. ¿Qué tan importante es el análisis estadístico y de errores? ¿Puede ser obviado? ¿Qué información relevante entrega?

Midiendo Tiempos

1. Calcule el período de oscilación () de un péndulo cuyo largo () sea de 10 cm, a partir de la expresión:

2. Construya dicho péndulo utilizando una golilla, hilo y un pedestal.

3. Mida su período de oscilación 10 veces utilizando un cronómetro.

4. Mida su período de oscilación 10 veces utilizando una pipeta. Cuente la cantidad de gotas por oscilación.

5. Mida su período de oscilación 10 veces utilizando el agua que cae de la pipeta. Mida la variación del nivel del agua en una oscilación con un pie de metro.

6. A partir de la medida 3, y asumiendo que la aceleración de gravedad es , compare el valor calculado y medido. ¿Cuál es el porcentaje de error de exactitud?

7. Compare los errores obtenidos en las medidas 3, 4 y 5. ¿Cuál de los valores medidos tiene menos error?¿Por qué?