Universidad Fidélitas Laboratorio de Física I Profesor: Fernando Solano Arias Estudiante: Ximena Castro Lezama Grupo: 05 Carnet: 5-0419-0807 Fecha: 21-09-17
Objetivos:
Obtener la velocidad del movimiento de un carrito en una determinada distancia. Calcular la desviación estándar de realizar la medición. Realizar varias gráficas. Aprender a graficar en papel milimétrico, logarítmico y semilogarítmico. semilogarítmi co.
Introducción
En el siguiente informe se estará investigando un poco de los que son las mediciones y los errores que esta conlleva para ello se llevaron a cabo una serie de mediciones, para lograr saber la la velocidad de un carrito en un intervalo de tiempo. En este laboratorio también se conocerá y aprenderá sobre los diferentes implementos de medición, necesarios para la medición de ciertos elementos, también investigar sobre cuáles son los tipos de mediciones según sean directas e indirectas. También se estarán viendo conceptos como valor medio, desviación estándar, propagación de errores e incertidumbre de las mediciones. En este laboratorio también se conocerá a cómo interpretar los datos ya sean expresados en graficas o tablas.
Marco Teórico.
Mediciones: El trabajo en laboratorio implica medir magnitudes físicas mediante el
uso de instrumentos de medida. Medir: Es la comparación de la magnitud que se está estudiando con un patrón de
medidas. Si cada persona tuviera su propio patrón de medida, sólo él comprendería el valor de su resultado y no podría establecer comparaciones a menos que supiera la equivalencia entre su patrón y el de su vecino. Por esta razón se ha acordado el establecimiento de un patrón que actualmente tiende a ser el Sistema Internacional (SI). Se puede decir que el resultado de una medida es lo que se conoce como el valor de la magnitud. Este valor debe ir acompañado de su respectiva unidad de medida. Decir que la masa de una varilla es 80.4 no significa nada a menos que se diga que es 80.4 gr, 80.4 kg, etc. Entonces es importante que las cantidades que se midan vayan acompañadas de sus respectivas unidades de medida. Apreciación: Es la menor división en la escala de un instrumento. Cuando se lee
en un instrumento con escala única, se aproxima la lectura a la división más cercana. Así, el máximo error que se puede cometer en dicha medición, es de más o menos la apreciación. La apreciación de un instrumento de una sola escala se determina, escogiendo dos valores sobre la escala, que pueden ser consecutivos o no. Se hace la diferencia del valor mayor menos el menor y se divide entre el número de partes en que está dividido. Medidas de longitud . Cinta métrica: Cuando se desea medir longitudes, uno de los instrumentos más
usados es la cinta métrica, cuya apreciación es ± 1 mm. La medida de la longitud de un cuerpo implica la comparación directa del mismo con la cinta métrica, es decir, hay que fijar la posición de los extremos sobre la escala graduada. Se recomienda colocar el objeto a medir en la parte de la escala donde sea posible leer con claridad ya que de hacerlo coincidir con los extremos de la escala puede introducir confusi ón si éstos están deteriorados . Vernier : Al medir un objeto con una regla graduada o cinta métrica, es posible que
exista una fracción de la escala que no puede ser apreciada.
Medidas del tiempo. Cronómetro: Los intervalos de tiempo se miden utilizando un cronómetro. Los
cronómetros son relojes mecánicos de alta precisión. Este tipo de reloj registra el paso del tiempo mediante agujas que giran en una esfera.
Teoría Metrología: Es una ciencia que estudia los sistemas pesos y medidas
internacionales, esta posee varias ramas, entre ellas la metrología legal que se encarga de verificar la observancia de reglamentos técnicos y legales en lo referente a las unidades de medida, los métodos y procedimientos de medición, los instrumentos de medida y las unidades materializadas. Tipos de medidas.
Las medidas en un laboratorio pueden ser directas (o fundamentales) o indirectas (o derivadas). Medidas directas: son el resultado de una comparación directa (usualmente con la
ayuda de instrumentos) de una cantidad desconocida de una entidad física, con una cantidad conocida o estandarizada de la misma entidad. Ejemplo: la medida de la longitud de una varilla, la medida de la masa de un cuerpo, el tiempo transcurrido entre dos eventos, etc. Medidas indirectas : son aquellas que resultan del cálculo de un valor como función
de una o más medidas directas. Ejemplo: la velocidad, la densidad, la presión, la determinación del volumen de una esfera que se basa en la medida directa de su diámetro y del volumen de un cubo que se basa en las medidas directas del largo, ancho y alto. Errores: Error Es la diferencia entre el valor obtenido de una medida y el valor
verdadero de la magnitud de la misma. Consideremos a continuación los diferentes tipos de errores que se deben tener en cuenta cuando se realiza una medición:
1. Errores sistemáticos: Son errores que sistemáticamente corren las medidas en
una misma dirección del valor verdadero. Son causados por: a. Defecto o inexactitud del aparato usado. Por ejemplo, si el cero del nonio de un vernier no coincide con el cero de la escala fija, en la posición inicial, se introducirá una desviación que es igual para todas las medidas realizadas. Ello se puede remediar “calibrando” el instrumento.
b. Por el observador, que puede introducir errores por efecto de paralaje. Este error se evita estando consciente de las causas que lo origina. c. Variación de las condiciones ambientales, sobre las cuales el observador no tiene control. d. Por el método empleado y en este caso sólo se hacen evidentes si se cambia el método. 2. Errores aleatorios: Son aquellos cuya ocurrencia es de tipo probabilístico y es
por ello que algunas mediciones den resultados diferentes. Esta diferencia es consecuencia de las múltiples fluctuaciones incontrolables e independientes de los factores que intervienen en la realización de una medición, debido en general a la imprecisión de las observaciones realizadas o variaciones momentáneas de los instrumentos, es decir, son errores que en una medida pueden ocurrir y en otra no. Los errores aleatorios afectan a las medidas en ambas direc ciones (mayor o menor, exceso o defecto). Pueden ser causados por condiciones ambientales fluctuantes, oscilaciones propias del instrumento de medida, el observador. Es lógico pensar entonces, que el repetir muchas veces la medición de una misma magnitud disminuiría la influencia de dichos errores casuales. Valor Medio : El concepto del valor medio de una función en un intervalo es solamente uno de los muchos usos prácticos de las integrales definidas para representar procesos de suma. Este teorema es importante porque asegura que una función continua en un inter valo cerrado alcanza su valor promedio al menos en un punto.
Desviación Estándar : La desviación estándar es un índice numérico de la dispersión de un conjunto de datos (o población). Mientras mayor es la desviación estándar, mayor es la dispersión
de
la
población.
La desviación
estándar es
un
promedio
de
las
desviaciones individuales de cada observación con respecto a la media de una distribución. Propagación de errores: La propagación de errores (o propagación de incertidumbre) es el efecto de variables de incertidumbre (o errores) en la incertidumbre de una función matemática basada en ellos. Tipos de gráficos: Graficas lineales: Es la más conocida existe una relación lineal, solo existe una variable independiente. Graficas potenciales: Es utilizada para describir la dependencia entre variables que se comportan diferentes entre sí. Graficas exponenciales: Son muy comunes en el cálculo de decaimiento radiactivo.
Equipo y materiales:
Riel de desplazamiento.
End Stop.
Imanes accesorios de riel.
Carrito de desplazamiento.
Regla y cuadros de jenga.
Calculadora o computadora.
Nivel, papel milimétrico, logarítmico, y semilogarítmico.
Procedimientos:
Coloque el riel de desplazamiento en forma horizontal, asegúrese de la posición horizontal con un nivel.
Coloque el end stop en un extremo del riel y verifique que los imanes del carrito y del end stop se repelen.
Coloque las fotoceldas de tal manera que se mida el tiempo que tarde el carrito en pasar entre ellas. Esta distancia entre ellas puede ser de 20 cm.
Pegue el carrito al end stop y suéltelo.
Tome 10 mediciones de tiempo.
Calcule el valor promedio y desviación estándar.
Repita los puntos 3,4 y 5 para cuatro distancias diferentes en separación entre las fotoceldas (25 cm,30 cm,35 cm y 40 cm)
Determine la ecuación de la gráfica.
Análisis de Resultados:
En esta investigación se obtuvieron los análisis esperados con respecto a las distancias y las velocidades.
También se entendió bien el concepto de incertidumbre y mediciones y los tipos de mediciones.
Y a como se pueden disminuir los errores de mediciones.
Conclusiones: Se pudo obtener la velocidad del movimiento del carrito. Con esto se pudo aprender a calibrar instrumentos y programas para poder tener una medida más precisa en los resultados de distancias y tiempos. Se pudo aprender sobre los diferentes tipos de gráficos y su función. Se aprendió sobre los tipos de mediciones directas e indirectas. Se aprendió a sacar promedios según tiempo y distancia.
Anexos. Cuestionario: 1. ¿Determine como reduciría usted el error en las mediciones de tiempo realizadas? Calibrando bien los instrumentos de laboratorio en este caso el programa que se utilizó para las mediciones. 2. ¿Explique la diferencia de las gráficas realizadas? En unas de las gráficas se utilizaron dos variables para encontrar una variable independiente. 3. ¿Cuál es la importancia de la incertidumbre de las mediciones? Así se podrían verificar los posibles errores que se comenten en una medición.
Gráfico de velocidad. Series1
Linear (Series1)
Linear (Series1)
40 y = 9.5x 35 30
a i c n a t 25 s i D
20 15 10 0.3
0.48
0.65
Promedio
1.68
Inverso cuadrado de la distancia.
Decaimiento radiactivo 1200 1000 Q B / D A D I V I T C A
800 600 Actividad/Bq 400 200 0 180150 120 90
60
30
0.1
TIEMPO/AÑOS
Decaimiento Radiactivo.
Inverso al cuadrado de la distancia 10
a m r e K e d a 0.1 s a T
1 1
10
0.1
Distancia
Datos
