Errores e Instrumentación
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==Introducción== |
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| − | 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 analizarán experimentalmente los errores asociados a la cuantificación de cada una de éstas magnitudes. |
+ | El presente experimento trata sobre la cuantificación de magnitudes físicas. Como ejemplo, tres magnitudes fundamentales serán cuantificadas: longitud, masa y tiempo. Mediante la utilización de diversos instrumentos de medida se analizarán experimentalmente los errores asociados a la cuantificación de cada una de ellas. |
==Objetivos Específicos== |
==Objetivos Específicos== |
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| − | : 1. Familiarizar al estudiante con el trabajo experimental de laboratorio. |
+ | : 1. Aplicar el concepto de medida de una magnitud física, considerando la incertidumbre de su valor. |
| − | : 2. Aplicar el concepto de medida de una magnitud física, considerando la incertidumbre de su valor real. |
+ | : 2. Analizar las fuentes de errores sistemáticos y aleatorios. |
| − | : 3. Analizar las ventajas y desventajas de distintos instrumentos de medida. |
+ | : 3. Analizar las ventajas, desventajas y alcances de distintos instrumentos de medida. |
==Bitácora de Laboratorio== |
==Bitácora de Laboratorio== |
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| − | 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. |
+ | Una bitácora es sin duda algo esencial para el trabajo científico y uno de los objetivos principales 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. Ella debe utilizarse también como un libro de consultas cada vez que existan dudas sobre alguna medida o condiciones específicas de un experimento. El hábito de escribir en un cuaderno les servirá también para ordenar, clarificar y llevar a cabo sus ideas. |
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| + | [http://fisica.uc.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=47&Itemid=285 Más información sobre como llevar una bitácora puede ser encontrado aquí] |
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==Informe de Laboratorio== |
==Informe de Laboratorio== |
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==Errores== |
==Errores== |
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| − | 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. |
+ | 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 promedio. La inhabilidad de hacer un análisis de error adecuado puede llevarnos a sacar conclusiones completamente erradas a partir de nuestros resultados. |
| − | [http://fisica.uc.cl/images/stories/fis151-fis1513/analisis_errores.pdf Un ejemplo de análisis de errores puede ser encontrado aquí]. |
+ | [http://srv2.fis.puc.cl/mediawiki/images/8/82/Análisis_de_Errores.pdf Una guía de análisis de errores puede ser encontrada aquí]. |
== Materiales == |
== Materiales == |
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:-Regla |
:-Regla |
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:-Pie de metro |
:-Pie de metro |
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| − | :-Micrómetro |
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:-Huincha de medir |
:-Huincha de medir |
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| − | :-Balanzas |
+ | :-Micrómetro |
| + | :-Balanza |
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:-Golillas |
:-Golillas |
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| − | :-Dinamómetro |
+ | :-Cronómetro |
:-Soporte Universal |
:-Soporte Universal |
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| − | :-Pipeta |
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| − | :-Vaso Precipitado |
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:-Hilo |
:-Hilo |
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===Midiendo Longitud=== |
===Midiendo Longitud=== |
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| − | : 1. Seleccione todos los instrumentos de longitud que tiene a su disposición. |
+ | : 1. Midan el diámetro interior de 10 golillas utilizando una regla o huincha de medir y un pie de metro o micrómetro. |
| − | : 2. Determine el rango de medida de cada uno, es decir, el valor máximo y mínimo que se puede medir. |
+ | : 2. Calculen un valor promedio, la desviación estándar y el error estándar de la medida del diámetro interior de las golillas. |
| − | : 3. Determine el rango de precisión en la medida de cada uno de los instrumentos. |
+ | : 3. ¿Cuál es la precisión de medida de cada instrumento? |
| − | : 4. Medir el perímetro y calcular el área de la mesa de trabajo. Realice esta medida con al menos tres instrumentos. |
+ | : 4. ¿Qué concluyen al comparar la precisión de medida de cada instrumento con la desviación estándar? |
| − | : 5. Medir el espesor y los diámetros interior y exterior de 30 golillas. Realice esta medida con al menos tres instrumentos. |
+ | : 5. ¿Qué concluyen al comparar la precisión de medida de cada instrumento con el error estándar? |
| − | : 6. ¿Qué lo llevó a escoger esos instrumentos de medida? ¿Enumere al menos tres ventajas y desventajas de los instrumentos utilizados? |
+ | : 6. Enumeren al menos tres ventajas y desventajas de cada instrumento utilizado. |
| − | ===Midiendo Masas=== |
+ | ===Midiendo Masa=== |
| − | : 1. Tome 30 golillas. Mida su masa una a una y en bloques de 5 en 5. |
+ | : 1. Utilicen una balanza electrónica para medir la masa de 10 golillas, una a una. |
| − | : 2. ¿Qué instrumento necesita para hacer esto? ¿Cuál es su rango de medida? ¿Cuál es la incertidumbre de la medida? |
+ | : 2. Calculen un valor promedio de la masa de una golilla y su desviación estándar. |
| − | : 3. Usando el dinamómetro, mida la fuerza que ejercen: 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25 y 30 golillas. |
+ | : 3. Calculen el error estándar utilizando 2, 10 y 20 medidas. |
| − | : 4. Grafique en su cuaderno fuerza v/s masa. |
+ | : 4. Midan la masa de 20 golillas, todas juntas, y calculen el valor de la masa por golilla. |
| − | : 5. Realice el análisis estadístico y de errores que el profesor explicará al comienzo de la sesión. |
+ | : 5 ¿Cuál es la precisión de medida del instrumento? |
| − | : 6. ¿Qué tan importante es el análisis estadístico y de errores? ¿Puede ser obviado? ¿Qué información relevante entrega? |
+ | : 6. ¿Los valores de la masa por golilla obtenidos en 2 y 4 difieren más o menos que la desviación estándar calculada en 2? |
| + | : 7. ¿Cuáles son las fuentes de errores aleatorios? ¿Cuáles son las fuentes de errores sistemáticos? |
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| − | ===Midiendo Tiempos=== |
+ | ===Midiendo Tiempo=== |
| − | : 1. Calcule el período de oscilación (<math>T</math>) de un péndulo cuyo largo (<math>l</math>) sea de 10 cm, a partir de la expresión: |
+ | |
| − | :<center><math>T=2\Pi\sqrt{\frac{l}{g}}</math></center> |
+ | : 1. Construyan un péndulo utilizando una golilla, hilo y un pedestal. |
| − | : 2. Construya dicho péndulo utilizando una golilla, hilo y un pedestal. |
+ | : 2. Midan su período de oscilación 10 veces utilizando un cronómetro y calculen el valor promedio y la desviación estándar. Utilicen un ángulo inicial de amplitud de oscilación pequeña, de alrededor de 15º. |
| − | : 3. Mida su período de oscilación 10 veces utilizando un cronómetro. |
+ | : 3. Estimen el período de oscilación (<m>T</m>) de un péndulo de largo (<m>l</m>) a partir de la expresión: <center><m>T=2\Pi\sqrt{\frac{l}{g}}</m></center>, con <m>g=9,8\frac{m}{s^2}</m> |
| − | : 4. Mida su período de oscilación 10 veces utilizando una pipeta. Cuente la cantidad de gotas por oscilación. |
+ | : 4. Compare el valor calculado (teórico) y el valor promedio medido (experimental). |
| − | : 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. |
+ | : 5. ¿Cuál es el porcentaje de error de exactitud entre el valor teórico y experimental? |
| − | : 6. A partir de la medida 3, y asumiendo que la aceleración de gravedad es <math>g=9,8\frac{m}{s^2}</math>, compare el valor calculado y medido. ¿Cuál es el porcentaje de error de exactitud? |
+ | : 6. ¿Cómo se podría mejorar la medida de la oscilación del péndulo? |
| − | : 7. Compare los errores obtenidos en las medidas 3, 4 y 5. ¿Cuál de los valores medidos tiene menos error?¿Por qué? |
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Latest revision as of 09:13, 12 August 2016
Contents |
[edit] Introducción
El presente experimento trata sobre la cuantificación de magnitudes físicas. Como ejemplo, tres magnitudes fundamentales serán cuantificadas: longitud, masa y tiempo. Mediante la utilización de diversos instrumentos de medida se analizarán experimentalmente los errores asociados a la cuantificación de cada una de ellas.
[edit] Objetivos Específicos
- 1. Aplicar el concepto de medida de una magnitud física, considerando la incertidumbre de su valor.
- 2. Analizar las fuentes de errores sistemáticos y aleatorios.
- 3. Analizar las ventajas, desventajas y alcances de distintos instrumentos de medida.
[edit] Bitácora de Laboratorio
Una bitácora es sin duda algo esencial para el trabajo científico y uno de los objetivos principales 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. Ella debe utilizarse también como un libro de consultas cada vez que existan dudas sobre alguna medida o condiciones específicas de un experimento. El hábito de escribir en un cuaderno les servirá también para ordenar, clarificar y llevar a cabo sus ideas.
Más información sobre como llevar una bitácora puede ser encontrado aquí
[edit] 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.
[edit] 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 promedio. La inhabilidad de hacer un análisis de error adecuado puede llevarnos a sacar conclusiones completamente erradas a partir de nuestros resultados.
Una guía de análisis de errores puede ser encontrada aquí.
[edit] Materiales
- -Regla
- -Pie de metro
- -Huincha de medir
- -Micrómetro
- -Balanza
- -Golillas
- -Cronómetro
- -Soporte Universal
- -Hilo
[edit] Procedimiento
[edit] Midiendo Longitud
- 1. Midan el diámetro interior de 10 golillas utilizando una regla o huincha de medir y un pie de metro o micrómetro.
- 2. Calculen un valor promedio, la desviación estándar y el error estándar de la medida del diámetro interior de las golillas.
- 3. ¿Cuál es la precisión de medida de cada instrumento?
- 4. ¿Qué concluyen al comparar la precisión de medida de cada instrumento con la desviación estándar?
- 5. ¿Qué concluyen al comparar la precisión de medida de cada instrumento con el error estándar?
- 6. Enumeren al menos tres ventajas y desventajas de cada instrumento utilizado.
[edit] Midiendo Masa
- 1. Utilicen una balanza electrónica para medir la masa de 10 golillas, una a una.
- 2. Calculen un valor promedio de la masa de una golilla y su desviación estándar.
- 3. Calculen el error estándar utilizando 2, 10 y 20 medidas.
- 4. Midan la masa de 20 golillas, todas juntas, y calculen el valor de la masa por golilla.
- 5 ¿Cuál es la precisión de medida del instrumento?
- 6. ¿Los valores de la masa por golilla obtenidos en 2 y 4 difieren más o menos que la desviación estándar calculada en 2?
- 7. ¿Cuáles son las fuentes de errores aleatorios? ¿Cuáles son las fuentes de errores sistemáticos?
[edit] Midiendo Tiempo
- 1. Construyan un péndulo utilizando una golilla, hilo y un pedestal.
- 2. Midan su período de oscilación 10 veces utilizando un cronómetro y calculen el valor promedio y la desviación estándar. Utilicen un ángulo inicial de amplitud de oscilación pequeña, de alrededor de 15º.
- 3. Estimen el período de oscilación (
) de un péndulo de largo (
) a partir de la expresión:
- 4. Compare el valor calculado (teórico) y el valor promedio medido (experimental).
- 5. ¿Cuál es el porcentaje de error de exactitud entre el valor teórico y experimental?
- 6. ¿Cómo se podría mejorar la medida de la oscilación del péndulo?
