UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ Instituto De Ciencias Básicas Departamento De Física Física y Laboratorio I
PRÁCTICA Nº: 1
TEMA: Mediciones
INTEGRANTES:
•
Ibarra Mora Gianella Alvarado Macías Teiner Lope !an Andr"s Manuel Cede#o Cede#o Andy
NIVEL: $rimero
PARALELO: B
DOCENTE: In%& 'enet $alma Basurto
PORTOVIEJO – MANABÍ – ECUADOR RESÚMEN
(na ve dadas las instrucciones correspondientes para realiar las prácticas en el laboratorio) iniciamos revisando nuestros materiales de traba*o para la práctica) tales como+ mandil blanco man%a lar%a) ,o*a de datos t"cnicos) calculadora) cuaderno para apuntes) es-eros) lápi y cámara -oto%rá-ica& Como tema para la primera práctica tenemos .Mediciones/) 0ue no -ue más 0ue las medidas de un cuerpo en masa) diámetro y altura& uestro cuerpo de ensayo -ue un cilindro macio de bronce) 0ue al pesarlo con la balana mecánica tenía una masa de 23 %) tomamos cinco medidas a la altura de dic,o cuerpo con un calibrador de 4ernier 5pie de rey6 0ue nos dio como resultado promedio 21&78 mm) así mismo tomamos cinco medidas al espesor con un calibrador microm"trico y tenemos un promedio de 19&:7 mm& (na ve obtenidos estos datos) los ubicamos en la ,o*a de datos t"cnicos) 0ue una ve sellada y -irmada por el in%eniero encar%ado de las prácticas de laboratorio) procedimos a realiar el in-orme&
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL •
Determinar la masa) altura y diámetro del cilindro macio de bronce) mediante la aplicaci;n de los materiales de medida&
OBJETIVOS ESPECÍFICOS •
Describir) identi-icar y reconocer los diversos instrumentos de medida&
•
Aplicar el uso correcto del calibrador y micr;metro para obtener las medidas e
•
=o propa%aci;n de incertidumbres en los procesos de medici;n&
INFORMACIÓN TEÓRICA
MEDICIÓN La medici;n es un proceso básico de la ciencia 0ue consiste en comparar un patr;n seleccionado con el ob*eto o -en;meno cuya ma%nitud -ísica se desea medir para ver cuántas veces el patr;n está contenido en esa ma%nitud& Dentro de los conceptos básicos de la medición tenemos 0ue+ una medici;n es un acto para determinar la ma%nitud de un ob*eto en cuanto a cantidad& =s comparar la cantidad desconocida 0ue 0ueremos determinar y una cantidad conocida de la misma ma%nitud) 0ue ele%imos como unidad& Al resultado de medir se le denomina medida&
Medii!" di#e$% La medida o medici;n directa) se obtiene con un instrumento de medida 0ue compara la variable a medir con un patr;n& Así) si deseamos medir la lon%itud de un ob*eto) se puede usar un calibrador& ?bs"rvese 0ue se compara la lon%itud del ob*eto con la lon%itud del patr;n marcado en el calibrador) ,aci"ndose la comparaci;n distancia@distancia&
Medii!" i"di#e$% Medici;n indirecta es a0uella en la 0ue una ma%nitud buscada se estima midiendo una o más ma%nitudes di-erentes) y se calcula la ma%nitud buscada mediante cálculo a partir de la ma%nitud o ma%nitudes directamente medidas&
TIPOS DE ERRORES =l ori%en de los errores de medici;n es muy diverso) pero pueden distin%uirse los si%uientes tipos& 'especto a la cuanti-icaci;n de los errores se tiene •
=rror absoluto
•
=rror relativo
E##&# %'(&)*$& =s la di-erencia entre el valor tomado y el valor medido como e
E##&# #e)%$i+& =s el cociente de la divisi;n entre el error absoluto y el valor e
UNIDADES DE MEDIDA !e conocen al%unos sistemas convencionales para establecer las unidades de medida =l !istema Internacional y el !istema In%l"s& Al patr;n de medir le llamamos tambi"n (nidad de medida& Debe cumplir estas condiciones •
!er inalterable) esto es) no ,a de cambiar con el tiempo ni en -unci;n de 0ui"n realice la medida&
•
!er universal) es decir utiliada por todos los países&
•
a de ser -ácilmente reproducible&
'euniendo las unidades patr;n 0ue los cientí-icos ,an estimado más convenientes) se ,an creado los denominados !istemas de (nidades&
Si($e,% I"$e#"%i&"%) -S.I./. =ste nombre se adopt; en el a#o 1E:7 en la I Con-erencia General de $esos y Medidas) celebrada en $arís buscando en "l un sistema universal) uni-icado y co,erente 0ue toma como Ma%nitudes -undamentales Lon%itud) Masa) Tiempo) Intensidad de corriente el"ctrica) Temperatura termodinámica) Cantidad de sustancia) Intensidad luminosa& Toma además como ma%nitudes complementarias án%ulo plano y án%ulo s;lido1& 1 Medici;n) 5s&-&6& =n iHipedia& 'ecuperado el 3 de DICI=MB'= de 971: de ,ttps>>es&iHipedia&or%>iHi>MediciCJBJn
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN C%)i'#%d&# Ve#"ie# =l calibre) tambi"n denominado calibrador) cartab;n de corredera o pie de rey) es un instrumento
de
medici;n)
principalmente
de
diámetros
e
interiores
y
pro-undidades) utiliado en el ámbito industrial& =l vernier es una escala au
C&,0&"e"$e( Consta de una Kre%laK con una escuadra en un e17) 1>97 y 1>27 de milímetro utiliando el nonio& Mediante pieas especiales en la parte superior y en su e
1& Mordaas para medidas e
C%)i'#%d&# Mi#&,1$#i& =l micr;metro) 0ue tambi"n es denominado tornillo de $almer) calibre $almer o simplemente palmer) es un instrumento de medici;n cuyo nombre deriva etimol;%icamente de las palabras %rie%as KNOPQK 5micros) 0ue si%ni-ica pe0ue#o6 y RSPo 5metron) 0ue si%ni-ica medici;n6& !u -uncionamiento se basa en un tornillo microm"trico 0ue sirve para valorar el tama#o de un ob*eto con %ran precisi;n) en un ran%o del orden de cent"simas o de mil"simas de milímetro 57)71 mm y 7)771 mm) respectivamente6& $ara proceder con la medici;n posee dos e
2 Calibre 5instrumento6) 5s&-&6& =n iHipedia& 'ecuperado el 2 de DICI=MB'= de 971: de ,ttps>>es&iHipedia&or%>iHi>CalibreU5instrumento6
Además) suele tener un sistema para limitar la torsi;n má
P%#$e( de) ,i#!,e$#& =n este micr;metro podemos di-erenciar las si%uientes partes
1&
C*e#0&: constituye el arma;n del micr;metro+ suele tener unas pla0uitas de aislante t"rmico para evitar la variaci;n de medida por dilataci;n&
9&
T&0e: determina el punto cero de la medida+ suele ser de al%n material duro 5como acero o ,ierro6 para evitar el des%aste) así como optimiar la medida&
J&
E(0i2%: elemento m;vil 0ue determina la lectura del micr;metro+ la punta suele tener tambi"n la super-icie en metal duro para evitar des%aste&
3&
P%)%"% de 3i4%i!": 0ue permite blo0uear el desplaamiento de la espi%a&
2&
T#i"5*e$e: limita la -uera e*ercida al realiar la medici;n&
:&
T%,'&# ,!+i): solidario a la espi%a) en la 0ue está %rabada la escala m;vil de 27 divisiones&
&
T%,'&# 3i4&: solidario al cuerpo) donde está %rabada la escala -i*a de 7 a 92 mm&J
DENSIDAD (na propiedad importante de cual0uier material es su densidad ) la cual se de-ine como su masa por la unidad de volumen& (n material ,omo%"neo) tal como el ,ielo o el ,ierro) tiene la misma densidad en todas partes& (samos densidad& !i la masa ρ
m
ρ
5la letra %rie%a r,o6 para denotar la
de material ,omo%"neo tiene el volumen
V ) la densidad
es
ρ=
m V
Dos ob*etos ,ec,os del mismo material tienen la misma densidad) aun0ue pueden tener masas y volmenes di-erentes& =so es por0ue la proporción de masa a volumen es la misma para los dos ob*etos& La ma%nitud del !I de la densidad es el Hilo%ramo por el metro cbico
unidad c%s) el %ramo por centímetro cbico 3
1 g / cm
(1 kg / m 3 ) & La
(1 g / cm3) ) tambi"n se utilia comnmente
=1000 kg / m3
3 Microm"trico 5instrumento6) 5s&-&6& =n iHipedia& 'ecuperado el 2 de DICI=MB'= de 971: de ,ttps>>es&iHipedia&or%>iHi>MicrCJBJmetroU5instrumento6
MATERIALES 6 E7UIPO
1& Balana Mecánica&
9& Calibrador $ie de 'ey 54ernier6&
J& Calibrador microm"trico&
3& Cilindro macio de bronce&
PROCEDIMIENTO
8. 'ealiamos el monta*e respectivo con la ayuda del responsable del laboratorio& 9. 4eri-icamos 0ue la balana este calibrada en el punto cero& . 4eri-icamos la apreciaci;n del instrumento de medida& ;. =n la ,o*a de datos t"cnico re%istramos ;.8.
=l material y cuerpo de ensayo con el 0ue va a realiar la práctica&
;.9.
La masa 5m6 del cuerpo de prueba) tomada con la balana&
;..
Medimos 2 veces la altura 5ℎ6 del cilindro con el calibrador pie de rey&
;.;.
Medimos 2 veces el diámetro 5∅6 del cilindro con el micr;metro&
TABULACIÓN DE DATOS 6 RESULTADOS TABLA 8 Cuerpo de prueba
Magnitud
Cilindro macizo de bronce
Medicio
Alturas
nes
Altura Promedio
´ =∑h H
h
n
Altura
n
( m) (m)
Desvío de
Desvío de altura al
altura
cuadrado
´ δ =h − H
δ
( m)
( m 2)
6,4∗10 m
2
h1 →
0,0510 m
−8∗10−5 m
h2 →
0,0511 m
2∗10 m
h3 →
0,0511 m
2∗10 m
h4 →
0,0512 m
h5 →
0,0510 m
−8∗10−5 m
6,4∗10 m
h =¿ 0,2554 m
∑ δ =¿
∑ δ =1,3774∗10 m
n =¿ 5 ∆ H s =¿
0,05108 m
−5
4∗10
−5
4∗10
−4
1,2∗10
∑¿
−9
∆ H =1,4∗10 m
Er =
m
0
∆ H
´ H
−4
10 m
´ ± ∆ H =0,05108 m + 1,4∗10 m=0,05108 m H = H −9
−10
m
2
−10
m
2
−8
1,44∗10
−9
2
2
m 2
2
Er =¿ 7,32*
Altura Real.
−9
Ep= Er∗100
Ep=0,073 m
8
2
TABLA 9 C*e#0& de P#*e'%
M%2"i$*d
Cilindro macio de bronce
Diámetro
Medii&"
Di<,e$#&
Di<,e$#&
De(+=& de
De(+=& de) di<,e$#& %)
e(
∅
P#&,edi&
di<,e$#&
*%d#%d&
( m)
´ =∑ ∅ ∅
δ =∅−∅´
δ
n
n
2
( m)
m (¿¿ 2 )
( m)
¿
∅1
→
0,01258 m
−2∗10−5 m
∅2
→
0,01264 m
3,6∗10 m
∅3
→
0,01259 m
−1,4∗10−5 m
∅4
→
0,01260 m
∅5
→
0,01261 m
6∗10 m
3,6∗10
∑
∑ δ = 0
∑ δ =2,12∗10− m
n =5
∅
∆ ∅s =¿
−5
0,012604 m
−4∗10−6 m −6
=0,0630 −
∆ ∅=1,02∗10
Er =
∆∅
−10
5,76∗ 10
1,296∗10
m
−9
−10
1,96∗ 10
m
m
−11
m
−11
m
1,6∗10
2
2
2
2
2
2
Ep= Er∗100
∅
Ep=6,0256
Er =0,0603
Di<,e$#& Re%).
=∅´ ± ∆ ∅=0,012604 m+ 1,02∗10−5 m= 0,012614 m
∅
TABLA Cuerpo de Prueba
Magnitud
9
2
Cilindro macizo de bronce
Masa
Mediciones
Masa
Masa
Desvió de
Desvió de masa al
(n)
( m)
Promedio
masa
cuadrado
∑m ´= m
δ =m −m ´
δ
( kg )
( kg 2)
n
2
( kg ) m1 →
0,054 kg
0,054 kg
∑ m= 0,054 k
n =1 ∆ m s =¿
0,054 kg
∑ δ = 0
∆ m= 0
Er =
−5
2
2,96∗10 kg
∑ δ =2,96∗10− kg 2
5
2
Ep= Er∗100
∆m m ´
Ep=0
Er =0 m =m ´ ± ∆ m=0,054 kg + 0= 0,054 kg
Masa real.
TABLA ; V&)*,e"
De"(id%d Te!#i%
2
π ∗∅
V =
4
∗ H
ρteo=
De"(id%d
( )
E>0e#i,e"$%)
kg
3
m ρexp= V
m
m
(¿¿ 3 ) V =¿ −6
6,38∗ 10 m
ρexp=
3
8900
kg m
3
( )
8464
E##&# P&#e"$*%)
=
ρteoric a− ρexperimental ρteorica
S*($%"i%
∗100
¿ /
kg m
3
kg m
3
4,9
Bronce
CONCLUSIONES
•
Tener encerados 5en posici;n inicial 76 los calibradores) tanto como el $ie de 'ey como el micr;metro&
•
o e*ercer muc,a -uera al tomar las medidas con un $ie de 'ey ya 0ue su precisi;n podría variar&
•
o podemos saber con e
•
Al obtener los datos e
RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS PLANTEADAS 8. S*'#%?e )% #e0*e($% &##e$%. @C*<) de )&( (i2*ie"$e( i"($#*,e"$&( de ,edid% *$i)i%d&( e" )% 0#<$i% )e &3#ee ,%?&# i"e#$id*,'#e E>0)i5*e. %./ Calibrador vernier 5pie d rey6& './ Micr;metro& $or0ue sus resultados pueden variar dependiendo de la -uera 0ue ocupe el operador&
9. S*'#%?e )% #e0*e($% &##e$%. @C*<) de )&( (i2*ie"$e( i"($#*,e"$&( de ,edid% *$i)i%d&( e" )% 0#<$i% )e &3#ee ,%?&# 0#ei(i!" E>0)i5*e. %./ Calibrador vernier 5pie de rey6& './ Micr;metro& $or0ue la super-icie de contacto es más %rande y e*erce una presi;n uni-orme&
. A 5*1 (e de'e )% +%#i%i!" e" )%( ,edid%( $&,%d%( % )% ,i(,% ,%2"i$*d. Al mar%en de error 0ue posee cada instrumento de medida&
;. A"%)ie )&( d%$&( $&,%d&( ? %"&$%d&( e" )% $%')% 8 e i"di5*e &" #e(0e$& % )% ,edid% #e%) *<) de )%( ,edid%( $&,%d%( $ie"e ,%?&# i"e#$id*,'#e. La altura real tiene como ma%nitud 7)72178 m) en comparaci;n con la mayor altura tomada 0ue es de 7)7219 m y siendo la menor de 7)721 m) procedemos a sacar el valor de error porcentual y nos da entre 1):7 y 7&9J ) lo cual nos indica 0ue entre menos porcenta*e de error) es más preciso el dato 0ue 0ueremos conocer&
. A"%)ie )&( d%$&( $&,%d&( ? %"&$%d&( e" )% $%')% 9 e i"di5*e &" #e(0e$& % )% ,edid% #e%) *<) de )%( ,edid%( $&,%d%( $ie"e ,%?&# i"e#$id*,'#e. Con respecto a la medida del diámetro real 0ue es de 7)719:73 m) en comparaci;n de sus cinco diámetros tomados con el calibrador microm"trico) al analiar el valor de error porcentual entre las dos ma%nitudes) tenemos como valores 0ue van desde el 7)1E y 7)798 ) siendo el valor de 7)1E el más pr;
ANEOS
1& Alvarado Macías Teiner 9& Lope !an Andr"s Manuel J& Ibarra Mora Gianella 3& Cede#o Cede#o Andy
•
Alvarado Macías Teiner
•
Lope !an Andr"s Manuel
•
Ibarra Mora Gianella
•
Cede#o Cede#o Andy
