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Práctica de Laboratorio de Física Mecánica: Medición e Incertidumbre, Study notes of Translation Theory

Una práctica de laboratorio de física mecánica que se centra en la medición e incertidumbre. Se exploran diferentes instrumentos de medición, como el calibrador, el tornillo micrométrico y las balanzas, y se analizan los errores sistemáticos y aleatorios en las mediciones. La práctica incluye ejemplos concretos de mediciones de longitud, área y masa, y se calcula el porcentaje de error para cada medición.

Typology: Study notes

2023/2024

Uploaded on 09/03/2024

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Universidad Militar Nueva Granada, Laboratorio No.1 de Física Mecánica
OBJETIVOS:
- Aplicar los métodos de tratamiento de errores como
parte fundamental de análisis de datos
experimentales.
- Capacitar al estudiante en el uso correcto y adecuado
de instrumentos de medición de longitudes: Calibrador
y tornillo.
I. DESCRIPCION GENERAL DE LA PRACTICA
A lo largo de las practicas se enfatizaron en aplicar los métodos
correctos o adecuados para el análisis y tratamiento de errores,
para obtener resultados más precisos y confiables, la práctica de
teoría de errores tuvo como objetivos principales conocer y
aplicar métodos de tratamiento de errores, así como comprender
la diferencia entre el valor real o teórico y el valor medido,
calculando los porcentajes de error de exactitud y las
magnitudes tomadas. Además, se determinaron áreas mediante
procesos experimentales utilizando como referencia cuadrados.
La segunda parte de las practicas se enfocó en el uso e
interpretación de dos instrumentos de precisión, el calibrador
(pie de rey) y el tornillo micrométrico (tornillo palmer). Estos
instrumentos permiten realizar mediciones con una gran
precisión y son fundamentales en el campo de la ingeniería.
Durante esta práctica se abordaron mediciones de diferentes
objetos con diferentes dimensiones, con cada instrumento se
analizaron las medidas con su respectiva incertidumbre y se
calculó el porcentaje de errores basadas en las mismas.
II. MARCO TEORICO
Clasificación y fuentes de errores
Error sistemático: es aquel que se produce de igual modo en
todas las mediciones que se realizan de una magnitud. Puede
estar originado en un defecto del instrumento, en una
particularidad del operador o del proceso de medición, etc. Se
contrapone al concepto de error aleatorio.
Error aleatorio: es aquel error inevitable que se produce por
eventos únicos imposibles de controlar durante el proceso de
medición. Se contrapone al concepto de error sistemático.
Error humano: es una expresión que indica que un suceso
desfavorable está fuertemente condicionado por la actividad de
las personas que participan directa o indirectamente en la
realización y control de un proceso.
Fundamentos de estadística
Error de exactitud: El error de exactitud se refiere a la
diferencia entre el valor medido o calculado y el valor real o
verdadero de una magnitud física.
(∆𝑋
𝑋)100
Exactitud: se refiere a la cercanía de una medida o cálculo
con respecto al valor real o verdadero de una magnitud física
|𝑉𝑡𝑉𝑒𝑥𝑝
𝑉𝑡| 100
Cifras significativas: aportan información sobre el resultado
de medición. Ellas representan el uso de una o más escalas de
incertidumbre en determinadas aproximaciones. Por ejemplo,
se dice que 4,7 tiene dos cifras significativas, mientras que
4,07 tiene tres.
Instrumentos de medida
Calibrador (pie de rey): El vernier también llamado pie de
rey es un instrumento de medida lineal con alta precisión
consta de dos partes principales:
Parte fija o regla
Corredera
Con un mismo instrumento de medida nos permite hacer:
exterior, interior y profundidad.
Informe practica 0,1 y 2
Mariana Mendieta (2904485), Andrés Mejía (2904485), Samuel Méndez (1804507), Cristian Ducuara
(1401650)
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OBJETIVOS:

  • Aplicar los métodos de tratamiento de errores como parte fundamental de análisis de datos experimentales.
  • Capacitar al estudiante en el uso correcto y adecuado de instrumentos de medición de longitudes: Calibrador y tornillo. I. DESCRIPCION GENERAL DE LA PRACTICA A lo largo de las practicas se enfatizaron en aplicar los métodos correctos o adecuados para el análisis y tratamiento de errores, para obtener resultados más precisos y confiables, la práctica de teoría de errores tuvo como objetivos principales conocer y aplicar métodos de tratamiento de errores, así como comprender la diferencia entre el valor real o teórico y el valor medido, calculando los porcentajes de error de exactitud y las magnitudes tomadas. Además, se determinaron áreas mediante procesos experimentales utilizando como referencia cuadrados. La segunda parte de las practicas se enfocó en el uso e interpretación de dos instrumentos de precisión, el calibrador (pie de rey) y el tornillo micrométrico (tornillo palmer). Estos instrumentos permiten realizar mediciones con una gran precisión y son fundamentales en el campo de la ingeniería. Durante esta práctica se abordaron mediciones de diferentes objetos con diferentes dimensiones, con cada instrumento se analizaron las medidas con su respectiva incertidumbre y se calculó el porcentaje de errores basadas en las mismas. II. MARCO TEORICO Clasificación y fuentes de errores Error sistemático: es aquel que se produce de igual modo en todas las mediciones que se realizan de una magnitud. Puede estar originado en un defecto del instrumento, en una particularidad del operador o del proceso de medición, etc. Se contrapone al concepto de error aleatorio. Error aleatorio : es aquel error inevitable que se produce por eventos únicos imposibles de controlar durante el proceso de medición. Se contrapone al concepto de error sistemático. Error humano : es una expresión que indica que un suceso desfavorable está fuertemente condicionado por la actividad de las personas que participan directa o indirectamente en la realización y control de un proceso. Fundamentos de estadística Error de exactitud: El error de exactitud se refiere a la diferencia entre el valor medido o calculado y el valor real o verdadero de una magnitud física. (

Exactitud: se refiere a la cercanía de una medida o cálculo con respecto al valor real o verdadero de una magnitud física |

Cifras significativas: aportan información sobre el resultado de medición. Ellas representan el uso de una o más escalas de incertidumbre en determinadas aproximaciones. Por ejemplo, se dice que 4,7 tiene dos cifras significativas , mientras que

4,07 tiene tres.

Instrumentos de medida Calibrador (pie de rey) : El vernier también llamado pie de rey es un instrumento de medida lineal con alta precisión consta de dos partes principales: Parte fija o regla Corredera Con un mismo instrumento de medida nos permite hacer: exterior, interior y profundidad.

Informe practica 0,1 y 2

Mariana Mendieta (2904485), Andrés Mejía (2904485), Samuel Méndez (1804507), Cristian Ducuara

Medición e incertidumbre: La escala principal del calibrador pie de rey esta graduada en centímetros, 1 cm, que está dividido por diez, milímetro. El nonio divide el milímetro por veinte, 1/20, marcando 0, mm, cinco centésimas de milímetro. Todo resultado experimental o medida hecha en el laboratorio debe de ir acompañada del valor estimado del error de la medida y a continuación, las unidades empleadas. Por ejemplo, al medir una cierta distancia hemos obtenido

  1. 30 ± 0. 05 𝑚𝑚 dicha magnitud está en alguna parte entre 45.25 mm y 45. mm. En realidad, significa que hay cierta probabilidad que se encuentre entre esos valores. Tornillo micrométrico (tornillo palmer): es un dispositivo ampliamente usado para medir con precisión grosor, medidas internas, externas y profundidades, esta herramienta tiene varias ventajas respecto a otros instrumentos de medida como el vernier. Existen tres tipos: Micrómetro interno Micrometro externo Micrometro de profundidad III. MATERIALES ● Calibrador: Es un instrumento para medir longitudes que permite lecturas en milímetros y en fracciones de pulgada, esto permite mediciones en unidades tan pequeñas como 0.05 mm. ● Tornillo micrométrico: S irve para valorar el tamaño de un objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o milésimas de milímetro donde sus medidas son en el borde derecho del cilindro para leer el valor en unidades de 0.5 mm. Luego puede usar la escala, sobre la cual se alinea la línea central del dedal, para leer el valor en unidades de 0.01 mm. ● Balanzas: En este caso manejamos dos tipos de balanzas los cuales fueron:
  • Balanza mecánica: herramienta utilizada para medir con precisión y exactitud el peso de un objeto o materia.
  • Balanza digital: Son aquellas que están pensadas para pesar o medir la masa de un cuerpo o sustancia. Sin embargo, en este caso lo hacen con una gran precisión en sus medidas.
  • La diferencia entre estas dos es que con la balanza digital es más fácil llegar a un resultado ya que lo da directo, más que con la mecánica hay que saber acomodar la balanza para que llegue al resultado y es más compleja de manejar ● Reglas – escuadras: Es uno de los métodos más comunes que utilizamos para medir, la diferencia y desventaja que tiene la regla es que es menos precisa que todos los instrumentos anteriormente mencionados ● Calculadora: La utilizamos para hallar los resultados de las ecuaciones utilizadas ● Diferentes objetos: Utilizamos objetos como: Arandelas, esfera de vidrio, tubos, marcador, borrador, esfera metálica tornillo, cilindro, cubo de metal. Estos objetos fueron utilizados para aprender a utilizar los instrumentos de medida. IV. CALCULOS Y ECUACIONES - Media aritmética: La media (promedio) de un conjunto de datos se encuentra al sumar todos los números en el conjunto de datos y luego al dividir entre el número de valores en el conjunto. (la usamos para hallar los promedios de la tabla para poder llegar a un solo resultado y así poder seguir con las siguientes ecuaciones)

- Desviación: lo usamos para hallar dispersión de la distribución de los datos.

- Error cuadrático medio: se utilizó para saber el nivel de concentración de los datos en la línea de mejor ajuste.

Tabla de datos de medición 1 En esta tabla se muestran mediciones con tres distintas herramientas las cuales son la regla, el vernier, el tornillo así mismo se ve el porcentaje de error, si tenemos en cuenta este ítem se puede concluir que la herramienta más precisa usada fue el tornillo. Tabla de datos medición 2 En esta lista vemos las meditas tomadas con una balanza mecánica y una digital, al igual que en la tabla anterior se puede evidenciar el porcentaje de error según el cual la balanza digital es mucho más exacta en cuanto su medición, este dato cobra más sentido cuando vemos que su rango de medicion que en la balanza mecánica es de 0,1 gramos y en la digital es de 0,01g. Tabla de datos Circulo pequeño La imagen anterior muestra datos tomados sobre la medicion de un circulo por medio de cuadrados que median 1cm2 se realizaron ciertos cálculos para llegar al área experimental posteriormente se comparó con el área teórica y se halló un porcentaje de error en la medicion. Tabla de datos circulo grande En la tabla anterior se puede evidenciar una medición hecha sobre el área de un círculo, en este caso se usaron cuadrados de 2cm2 para hacer esta medicion por lo cual se logró demostrar que esta es una medida mucho más imprecisa que cuando se realizó con cuadrados de 1cm2.

VII. CONCLUSIONES

  • Se destacó la importancia de utilizar instrumentos de medición precisos como el vernier y el tornillo micrométrico. Estos instrumentos demostraron ser más precisos en comparación con otros métodos, como el uso de reglas o balanzas mecánicas.
  • Se aplicaron métodos de tratamiento de errores para mejorar la precisión y confiabilidad de los resultados experimentales. La práctica permitió a los estudiantes comprender y aplicar conceptos como error sistemático, error aleatorio y humano, esenciales para analizar datos experimentales.
  • Se observó que el tornillo micrométrico proporciona medidas más precisas que el vernier, debido a su capacidad para medir con un error más bajo. Asimismo, la balanza digital fue más precisa que la balanza mecánica, lo que evidencia la importancia de seleccionar el instrumento adecuado para cada tipo de medición.
  • Las mediciones de áreas mostraron mayores variaciones en los errores debido a la interpretación personal y el uso de instrumentos manuales como la regla. Sin embargo, el uso de instrumentos más precisos, como el tornillo micrométrico, permitió obtener errores relativamente bajos.
  • Se logró una mejora en la exactitud de las mediciones a lo largo de las prácticas, reduciendo significativamente el porcentaje de error, lo que subraya la importancia de una correcta interpretación y aplicación de las técnicas de medición.
  • La incertidumbre en las mediciones es un componente esencial en el análisis experimental y para el tratamiento de los datos, se logró entender como calcularla y así mismo como ayuda a mejorar la exactitud de los resultados proporcionados con una mayor fiabilidad. REFERENCIAS [1] II) Chesniuk, S. (2021, March 10). Cifras Significativas. MetroQuimica Net. https://metroquimica.net/blogs/news/cifras-significativas Errores en las medidas. (n.d.). http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/unidades/medidas/medidas.htm Redeweb. (2024, July 31). Qué es un vernier, partes y tipos: Redeweb. Revista Española de Electrónica | Todas las Noticias de Electrónica Actualizadas a Diario. https://www.redeweb.com/actualidad/vernier/ Museo de La Geología. Universidad Complutense de Madrid. (n.d.). https://www.ucm.es/museogeo/micrometros Tornillo Micrométrico. camilap03. (2013, August 28). https://camilap03.wordpress.com/tercer- periodo/fisica/medicion/tornillo-micrometrico/ [2] III) Calibradores Vernier/Calibradores de Altura (Calibradores de Profundidad). KEYENCE. (n.d.). https://www.keyence.com.mx/ss/products/measure-sys/measurement- selection/type/nonius.jsp#:~:text=La%20escala%20vernier%20divide %20una,tan%20peque%C3%B1as%20como%200.05%20mm.

Micrómetros. KEYENCE. (n.d.-b). https://www.keyence.com.mx/ss/products/measure-sys/measurement- selection/type/micrometer.jsp#:~:text=Use%20la%20l%C3%ADnea %20en%20el,en%20unidades%20de%200.01%20mm. Admin. (2022, March 28). Balanza Mecánica. Industrias GSL. https://industriasgsl.com/blogs/automatizacion/balanza- mecanica?srsltid=AfmBOopZILT3h1pyivE_BqYENy6NAGazGyk- ndb3dKeRqZPUOJM7GNvY [3]IV) Oracle® Fusion Cloud EPM Trabajo Con Planning. Moved. (2024, March 12). https://docs.oracle.com/cloud/help/es/pbcs_common/PFUSU/insights _metrics_RMSE.htm#PFUSU-GUID-FD9381A1-81E1-4F6D-8EC4- 82A6CE2A6E Khan Academy. (n.d.). Introducción a la estadística: Media, Mediana y Moda (video). Khan Academy. https://es.khanacademy.org/math/cc-sixth- grade-math/cc-6th-data-statistics/mean-and-median/v/statistics-intro- mean-median-and- mode#:~:text=La%20media%20(promedio)%20de%20un,ordena% 0de%20menor%20a%20mayor