Laboratorio de Fisica

 

 

LABORATORIO DE FÍSICA 1 UNMSM

FACULTAD DE  DE  CIENCIAS FÍSICAS FÍSICAS   PRIMER  INFORME DE LABORATORIO FÍSICA 1 INTEGRANTES:   INTEGRANTES:   

  Christian Robert Galindo Vizcarra   Alejandro Junior Raymundo Pacheco   Anel Ingrid Mendoza Marquez

ingresante 2017-2 ingresante 2017-2 código:17190081

PROFESOR: PROFESOR: Mg.  Mg. Erich Manrique Castillo HORARIO: Miércoles Miércoles  8-10 am FECHA: FECHA: 26 abril 2017

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I. Objetivos   Llegar a comprender los conceptos de las mediciones y su importancia 

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  Asegurar la exactitud en los proceso procesos s de medición para asi asi trabajar con datos mucho mas cercano a la realidad

  Lograr llegar al buen buen uso de lo los s diferentes instrumentos de medición   Establecer lla a correcta relación entre las lecturas de los instrumentos y de los valores indicados por un patrón , bajo condiciones especificas   Realizar mediciones de distintas magnitudes físicas

  Lograr dismi disminuir nuir llos os errores come cometidos tidos en las distintas mediciones   Mejorar nue nuestra stra perspectivas con resp respecto ecto a las mediciones má más s ex exactas actas   Comprender la importancia de las matemáticas en el cálculo de las mediciones

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Materiales

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IV Fundamentos teóricos: 1 Medición  La medición es una técnica por medio de la cual asignamos un numero a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad . La mayor parte de las mediciones realizadas en el laboratorio se reducen esencialmente a la medición de una longitud. Utilizando esta medición (y ciertas convenciones expresadas por fórmulas), obtenemos la cantidad deseada.  Medir es comparar dos cantidades de la misma magnitud, tomando arbitrariamente una de ellas como

 

unidad de medida. El resultado de la medición es una cantidad acompañada de la unidad correspondiente. En adelante usaremos el Sistema Internacional de Unidades, SI.   Ejemplo: 20 m, 5 s, 22°C  El proceso de medición se divide en medición directa y medición indirecta.   a. Medición directa  Cuando el valor de la magnitud desconocida es obtenido por comparación con una unidad conocida (patrón); grabada en el instrumento de medida.  

b. Medición indirecta  Cuando el valor se obtiene calculándolo a partir de fórmulas que vincula una o más medidas directas.  Cuando se tiene por ejemplo unas cinco medidas directas, expresadas con el mismo valor, entonces la variable que se mide es estable. La medida directa que no tiene un valor único exacto se expresa de la siguiente manera:   X = X  ,  X: Valor real  X : Medida i-ésima  : Error o incertidumbre.  i

i

Si se toma más de cinco medidas directas en las mismas condiciones anteriores y éstas presentan variación en sus valores, decimos que esto corresponde a fluctuaciones que están en un entorno o intervalo de valores. Estas diferencias indican la imposibilidad de encontrar el valor real.   Las n-mediciones directas, con n grande, se pueden tratar estadísticamente mediante la Teoría de la Medición. El valor real de la medida queda expresada por:  X= , X: Valor real  : Medida promedio. : Error o incertidumbre. En el laboratorio es frecuente f recuente referirnos al error experimental; pero a diferencia del sentido común error no es sinónimo de mal hecho, sino de incertidumbre en la medición realizada por un buen experimentador. Por esta esta razón diríamos que en lo los s laboratorios de e enseñanza nseñanza de física, es imprescindible hacer conciencia de la importancia del error a fin de considerar que un resultado que un resultado sin indicación del error es una información inútil.  

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Los errores de la medición directa son: sistemáticos, del instrumento, aleatorios, etc.  

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Errores sistemáticos.  Son los errores relacionados con la destreza del operador, la técnica, los métodos de cálculo y de redondeo. Estos errores son controlables y susceptibles de ser minimizados.  Un error sistemático asociado con el operador, es el err error or de paral paralaje aje (E  p  )  ) , este error tiene  p que ver con la postura que toma t oma el operador para la lectura de la medición.   Para evitar este error, la postura correcta del observador debe ser tal que la línea de la visión

 

sea perpendicular al puntoson de interés. mbient ienta ales les y fís icos (E  f  Otros errores sistemáticos los errores amb   ) f  . Por ejemplo, al cambiar las condiciones climáticas, éstas afectan las propiedades físicas de los instrumentos: dilatación, resistividad, conductividad, presión, humedad, campo magnético, etc. Los E  f   f   se minimizan y/o compensan aislando el experimento, controlando el ambiente en la región de interés, tomando un tiempo adecuado para la experimentación.  También se incluyen como errores sistemáticos, los errores de cálculo, los errores en la adquisición automática de datos y otros.  La mayoría de los errores sistemáticos se corrigen, se minimizan o se toleran; su manejo en todo caso depende de la habilidad del experimentador.     Errores del instrumento de medición.  Los errores relacionados con la calidad de los instrumentos de medición son: error de lectura mínima y error de cero.    Error de lectura mínima (ELM): Cuando la expresión numérica de la medición resulta estar entre dos marcas de la escala de la lectura del instrumento. La incerteza del valor se corrige tomando la mitad de la lectura de la mínima del instrumento. Ejemplo: lectura mínima de 1/25 mm, ELM = ½(1/25 mm) = 0,02 mm.    Error de Cero (Eo): Es el error propiamente de los instrumentos no calibrados. Ejemplo, cuando se tiene que las escalas de lectura mínima y principal no coinciden, la lectura se verá que se encuentra desviada hacia un lado del cero de la escala. Si esta desviación fuera menor o aproximadamente igual al error de lectura mínima, entonces E o  es Eo = ELM 

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Ei =  Errores aleatorios: Son originados básicamente por la interacción del medio ambiente con el sistema en estudio, aparecen aun cuando los errores sistemáticos hayan sido suficientemente minimizadas, balanceadas o corregidas. Los errores aleatorios se cuantifican por métodos estadísticos. Si se toma nmediciones de una magnitud física x, siendo las lecturas: x 1, x 2,..., xn; el valor estimado de la magnitud física x, se calcula tomando el promedio de la siguiente manera.  

La diferencia diferencia de c cada ada medida respecto de se llama desviación. El grado de d dispersión ispersión de la medición, estadísticamente se llama desviación estándar   y se le calcula de la siguiente forma: 

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El error aleatorio E a se toma como: 

En cuanto al tratamiento de los errores experimentales, se consideran dos tipos de errores: absolutos y relativos.   

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Error absoluto: Se obtiene de la suma de los errores del instrumento y el aleatorio. = Ei + Ea  La expresión del valor de la medida es, X=

±

=

 

± (E  + E ) i

a

 

Error relativo: Es la razón del error absoluto y el valor promedio de la medida,

   

Error porcentual: Es el error relativo multiplicado por 100, E% = 100 E La expresión de la medida: El valor de la medida en función del error relativo es,

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r

X = ± Er   Y el valor de la medida en función del error porcentual se expresa como, X = ± E   Comparando el valor experimental, con el valor que figura en las tablas (Handbook) al cual llamaremos valor teórico, se tiene otra medida que se conoce como error experimental %

relativo. 

Que expresado como err error or exper experimenta imentall p porc orcentua entuall es, E  = 100 E   Si al medir los primeros valores (alrededor de 5 medidas) de una magnitud se observa obser va qu que e la de desvia sviación ción e están stándar dar ( ) es muy peque pequeña ña co compar mparada ada co con n el err error or del instrumento (E ) no habrá necesidad de tomar una gran cantidad de datos para encontrar el valor promedio. Las medidas que tengan una desviación mayor que tres veces la desviación estándar, se recomiendan descartarlas.  %

r 

i

PRECISIÓN PARA LAS MEDICIONES INDIRECTAS  Las medidas indirectas son afectadas por los errores de las mediciones directas. Estos errores se propagan cuando se calcula el valor de la medición indirecta.  Si Z = Z(A,B) expresa una magnitud física cuya medición se realiza indirectamente;  A y B son ambas medidas directas, ambas indirectas o una una directa y la otra indirecta tal que:   A = y B= Las medidas indirectas se calculan mediante las fórmulas que ahora analizaremos.   1. Si Z resulta de adiciones y/o sustracciones Z = A±B, entonces: e ntonces: y

2. Si Si Z rresu esulta lta de m mult ultipl iplica icacio ciones nes o di divi visio siones nes:: Z = A A*B *B o Z=

ó

, ent entonc onces: es:

y

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3. Si Z resulta de una potenciación: Z = kA , entonces: n

y Finalmente, la expresión de la medida indirecta en cualquiera de los casos anteriores será:  

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