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Informe 1 Mecanica Newtoniana EPN, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica

Realizamos cada uno de los pasos propuestos

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021
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jonnathan-ordonez
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1
Resumen En esta segunda práctica se realizó una
experimentación, la cual se basó en la medida de la cantidad de tiempo
de caída de una moneda desde la altura de 1 metro, se obtuvieron 100
datos y se realizaron cálculos para completar la tabulación, finalmente
se analizó los resultados y se contestó a las preguntas planteadas.
I. INTRODUCCIÓN
urante toda experimentación pueden surgir errores dados
por las personas que realizaron tal práctica o por
variaciones que pueden existir en los instrumentos de medida,
puesto que la mayoría de estos elementos no poseen una escala
exacta, agregando a esto, también existen errores que pueden
surgir por razones externas.
A continuación, se desarrollará la explicación de forma
cuantitativa y cualitativa de la experimentación, relacionándola
con el tema de esta práctica, Errores en las medidas.
II. METODOLOGÍA DE EXPERIMENTACIÓN
Durante la experimentación, se buscó una altura de un metro, la
cual se midió con la ayuda de una cinta métrica y unos libros
para establecer la medida requerida, seguido se buscó una
moneda de un dólar y con el acompañamiento del cronómetro
de nuestro celular, procedemos a soltar la moneda y medir el
tiempo de la caída en segundos así respectivamente las 100
veces.
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tabla 1
Este tiempo está representado en segundos.
Durante la experimentación se obtuvo:
Tabla.1. Datos de la repetición de la caída de la moneda.
Trabajo: 1
a) Con los primeros 4 valores de la Tabla 1, calcule el valor
más probable y escríbalo según la Ecuación 1. Realice el
ejemplo de cálculo.
𝑋
=1.09 + 0.49 + 0.84 + 0.51
4= 0.73
Se realiza el cálculo de la desviación.
𝑑 = 1.09 0732 = 0.35
Se realiza un cálculo similar para los demás datos
Ahora se calcula la desviación media.
𝑝 = 0.36 0.24 + 0.11 0.22
4= 2.5𝑥10−3
El valor más probable del trabajo 1 es:
(0.72 ± 2.5 ×10−3)
b) Complete la Tabla 2
𝑡 = 𝑠
𝑡 = 1.09𝑠
0.49𝑠
0.84𝑠
0.51𝑠
𝑡(𝑠)
0.732(s)
𝑃(𝑠)
2.5 × 10−3
𝑡𝑝(𝑠)
Tabla.2. Datos obtenidos en el trabajo 1.
Trabajo: 2
Con los 24 primeros valores de la Tabla 1 calcular:
a) El valor promedio del tiempo con la ecuación (3).
𝑋
=1.09 + 0.49 + 0.84 + + 1.02 + 0.81 + 0.39
24
𝑋
=18,4
24 = 0.77
b) Calcular las desviaciones de cada medida mediante la
ecuación (2).
𝑑1= 1.09 0.77 = 0.32
Esta metodología continúa hasta el dato número 24.
c) Calcular el error más probable, use la ecuación (6).
𝐸𝑝= 0.6745 ×(−5.16)2
24(24 1) = 0.03
d) Determinar el valor más probable del tiempo de caída y
escribirlo en base a la ecuación (1).
𝑋𝑝= 𝑡𝑝= 0.77 ± 0.03
e) Calcular el error absoluto si 𝑡0 = 0.02 𝑠 con la ecuación (18).
𝐸𝑎𝑏𝑠 = 0.77 0.02 = 0.75
f) Calcular el error relativo, con la ecuación (19).
𝐸𝑟𝑒𝑙 =0.77 0.75
0.75 ×100% = 2.67%
g) Realice un ejemplo de cálculo de cada ítem.
h) Complete la Tabla 3.
Tabla.3. Datos obtenidos en el trabajo 2
Trabajo 3
Melany Leonela Bulla Torres, Jonnathan Alexis Ordoñez Patín
melany.bulla@epn.edu.ec, jonnathan.ordonez@epn.edu.ec
Laboratorio de Mecánica Newtoniana, Departamento de Formación Básica, Escuela Politécnica
Nacional
Fis. Melida Andrea Correa Guana. Martes 29, junio, 2021. 10-11.
Práctica 2: Errores en las mediadas
D
1.09
0.49
0.84
0.51
0.82
0.72
0.66
0.99
0.66
0.75
0.7
0.78
0.99
1.04
0.9
0.74
0.64
0.81
0.65
0.48
0.92
1.02
0.81
0.39
1.04
0.98
0.63
0.53
0.46
0.79
0.47
0.75
0.83
0.58
0.7
0.59
0.4
1.08
1.06
0.79
1.07
0.97
1
0.44
0.77
0.79
0.6
0.87
0.72
0.72
0.63
0.66
0.65
0.54
0.81
0.39
0.59
0.58
0.56
0.48
0.87
0.49
0.51
0.62
0.75
0.39
0.44
0.81
0.97
0.53
0.96
0.53
0.59
0.56
0.99
0.87
0.66
0.92
0.64
0.58
0.62
0.54
0.57
0.75
0.78
0.44
0.77
0.7
0.46
0.94
0.95
0.81
0.78
0.64
0.65
0.97
0.84
0.55
0.59
0.89
t(s)
1.09
0.49
0.84
0.51
0.82
0.72
0.66
0.99
0.66
0.75
0.7
0.78
0.99
1.04
0.9
0.74
0.64
0.81
0.65
0.48
0.92
1.02
0.81
0.39
𝑡(s)
0.77
d(s)
0.32
-0.28
0.07
-0.26
0.05
-0.05
-0.11
0.22
-0.11
-0.02
-0.07
0.01
0.22
0.27
0.13
-0.03
-0.13
0.04
-0.12
-0.29
0.15
0.25
0.04
-0.38
𝐸𝑝(𝑠)
0.03
𝑡𝑝(𝑠)
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Resumen En esta segunda práctica se realizó una experimentación, la cual se basó en la medida de la cantidad de tiempo de caída de una moneda desde la altura de 1 metro, se obtuvieron 100 datos y se realizaron cálculos para completar la tabulación, finalmente se analizó los resultados y se contestó a las preguntas planteadas. I. INTRODUCCIÓN urante toda experimentación pueden surgir errores dados por las personas que realizaron tal práctica o por variaciones que pueden existir en los instrumentos de medida, puesto que la mayoría de estos elementos no poseen una escala exacta, agregando a esto, también existen errores que pueden surgir por razones externas. A continuación, se desarrollará la explicación de forma cuantitativa y cualitativa de la experimentación, relacionándola con el tema de esta práctica, Errores en las medidas. II. METODOLOGÍA DE EXPERIMENTACIÓN Durante la experimentación, se buscó una altura de un metro, la cual se midió con la ayuda de una cinta métrica y unos libros para establecer la medida requerida, seguido se buscó una moneda de un dólar y con el acompañamiento del cronómetro de nuestro celular, procedemos a soltar la moneda y medir el tiempo de la caída en segundos así respectivamente las 100 veces. III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tabla 1 Este tiempo está representado en segundos. Durante la experimentación se obtuvo: Tabla.1. Datos de la repetición de la caída de la moneda. Trabajo: 1 a) Con los primeros 4 valores de la Tabla 1, calcule el valor más probable y escríbalo según la Ecuación 1. Realice el ejemplo de cálculo. 𝑋̅ =

Se realiza el cálculo de la desviación. 𝑑 = 1. 09 − 0732 = 0. 35 Se realiza un cálculo similar para los demás datos Ahora se calcula la desviación media. 𝑝 =

= 2. 5 𝑥 10 −^3

El valor más probable del trabajo 1 es: ( 0. 72 ± 2. 5 × 10 −^3 ) b) Complete la Tabla 2 𝑡 = 𝑠 𝑡 = 1. 09 𝑠 0. 49 𝑠 0. 84 𝑠 0. 51 𝑠 𝑡(𝑠) (^) 0.732(s) 𝑃(𝑠) (^2). 5 × 10 −^3 𝑡𝑝(𝑠) (^) ( 0. 72 ± 2. 5 × 10 −^3 ) Tabla.2. Datos obtenidos en el trabajo 1. Trabajo: 2 Con los 24 primeros valores de la Tabla 1 calcular: a) El valor promedio del tiempo con la ecuación (3). 𝑋̅ =

b) Calcular las desviaciones de cada medida mediante la ecuación (2). 𝑑 1 = 1. 09 − 0. 77 = 0. 32 Esta metodología continúa hasta el dato número 24. c) Calcular el error más probable, use la ecuación (6). 𝐸𝑝 = 0. 6745 ×

(− 5. 16 )^2

d) Determinar el valor más probable del tiempo de caída y escribirlo en base a la ecuación (1). 𝑋𝑝 = 𝑡𝑝 = 0. 77 ± 0. 03 e) Calcular el error absoluto si 𝑡0 = 0.02 𝑠 con la ecuación (18). 𝐸𝑎𝑏𝑠 = 0. 77 − 0. 02 = 0. 75 f) Calcular el error relativo, con la ecuación (19). 𝐸𝑟𝑒𝑙 =

× 100% = 2 .67%

g) Realice un ejemplo de cálculo de cada ítem. h) Complete la Tabla 3. Tabla.3. Datos obtenidos en el trabajo 2 Trabajo 3

Melany Leonela Bulla Torres, Jonnathan Alexis Ordoñez Patín

melany.bulla@epn.edu.ec, jonnathan.ordonez@epn.edu.ec

Laboratorio de Mecánica Newtoniana, Departamento de Formación Básica, Escuela Politécnica

Nacional

Fis. Melida Andrea Correa Guana. Martes 29, junio, 2021. 10-11.

Práctica 2: Errores en las mediadas

D

1.09 0.49 0.84 0.51 0.82 0.72 0.66 0.99 0.66 0. 0.7 0.78 0.99 1.04 0.9 0.74 0.64 0.81 0.65 0. 0.92 1.02 0.81 0.39 1.04 0.98 0.63 0.53 0.46 0. 0.47 0.75 0.83 0.58 0.7 0.59 0.4 1.08 1.06 0. 1.07 0.97 1 0.44 0.77 0.79 0.6 0.87 0.72 0. 0.63 0.66 0.65 0.54 0.81 0.39 0.59 0.58 0.56 0. 0.87 0.49 0.51 0.62 0.75 0.39 0.44 0.81 0.97 0. 0.96 0.53 0.59 0.56 0.99 0.87 0.66 0.92 0.64 0. 0.62 0.54 0.57 0.75 0.78 0.44 0.77 0.7 0.46 0. 0.95 0.81 0.78 0.64 0.65 0.97 0.84 0.55 0.59 0.89 (^) t(s) 1.09 0.49 0.84 0.51 0.82 0.72 0.66 0. 0.66 0.75 0.7 0.78 0.99 1.04 0.9 0. 0.64 0.81 0.65 0.48 0.92 1.02 0.81 0. 𝑡̅ (s) 0. d(s) 0.32 - 0.28 0.07 - 0.26 0.05 - 0.05 - 0.11 0.

  • 0.11 - 0.02 - 0.07 0.01 0.22 0.27 0.13 - 0.
  • 0.13 0.04 - 0.12 - 0.29 0.15 0.25 0.04 - 0. 𝐸𝑝(𝑠) 0. 𝑡𝑝(𝑠) 0. 77 ± 0. 03

Con todos los valores registrados en la Tabla 1, realice las siguientes actividades: a) Ordenar en forma ascendente los valores del tiempo de caída. 0.39 0.39 0.39 0.39 0.4 0.44 0.44 0.44 0.46 0. 0.47 0.48 0.48 0.49 0.51 0.53 0.53 0.53 0.54 0. 0.55 0.56 0.56 0.57 0.58 0.58 0.58 0.59 0.59 0. 0.59 0.6 0.62 0.62 0.63 0.63 0.64 0.64 0.64 0. 0.65 0.65 0.66 0.66 0.7 0.7 0.7 0.72 0.72 0. 0.75 0.75 0.75 0.77 0.77 0.78 0.78 0.78 0.79 0. 0.79 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.84 0.87 0.87 0. 0.89 0.9 0.92 0.92 0.94 0.95 0.96 0.97 0.97 0. 0.98 0.99 0.99 1 1.02 1.04 1.04 1.06 1.07 1. 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1. Tabla.4. Datos de la Tabla.1. ordenados de forma ascendente. b) Determine el número de clases, mediante la siguiente ecuación: 𝑚 = 1 + 10 ∗ log (

1 + 10 ∗ log (

Por lo tanto, se trabajará con 8 clases. c) Determine el rango de los datos con la ecuación (8). 𝑟 = 1. 18 − 0. 39 = 0. 79 d) Determine la amplitud de las clases, utilizando la ecuación (9). 𝑎 =

e) Determine la frecuencia de cada clase. Cantidad de valores que se encuentran en el primer intervalo son: 13. f) Determine las frecuencias relativas con el uso de la ecuación (11). 𝑃 1 =

g) Determine la frecuencia absoluta acumulada. 𝐹 2 = 13 + 14 = 27 h) Realice un ejemplo de cálculo de cada ítem y complete la Tabla 4. 𝑋𝑖− 1 …𝑋𝑖 𝑓𝑖 𝑃𝑖 𝐹𝑖 0.39-0.49 13 0.13 13 0.49-0.59 14 0.14 27 0.59-0.69 17 0.17 44 0.69-0.79 14 0.14 58 0.79-0.89 12 0.12 70 0.89-0.99 11 0.11 81 0.99-1.09 9 0.09 90 1.09-1.19 10 0.1 100 Tabla.5. Tabla de frecuencias i) Calcular el punto medio de cada clase mediante la ecuación (13) y registrarlos en la Tabla 5. 𝐶𝑖 =

  1. 39 + 0. 49 2 = 0. 44 𝑋𝑖− 1 …𝑋𝑖 𝐶𝑖 𝑓𝑖 𝐶𝑖 ∗ 𝑓𝑖 (𝐶𝑖 ∗ 𝑋̅ )^2 𝑓𝑖 ∗ (𝐶𝑖 ∗ 𝑋̅ )^2 0.39-0.49 0.44 13 5.72 0.11 0. 0.49-0.59 0.54 14 7.56 0.16 1. 0.59-0.69 0.64 17 10.88 0.23 2. 0.69-0.79 0.74 14 10.36 0.31 3. 0.79-0.89 0.84 12 10.08 0.40 4. 0.89-0.99 0.94 11 10.34 0.50 5. 0.99-1.09 1.04 9 9.36 0.61 5. 1.09-1.19 1.14 10 11.40 0.74 8. Tabla.6. Tabla de frecuencias en base a la Tabla.5. j) Calcular y completar los demás valores que aparecen en la Tabla 5. 𝑋̅ =

IV. PREGUNTAS

1. Explique los resultados del tiempo de reacción del experimentador obtenido en los trabajos 1, 2 y 3. Durante los tres trabajos, se analizó el tiempo más probable, donde se verifica que las cifras solo varían en aproximadamente ±0.03, es decir que los tiempos se encuentran ligeramente cercanos. De igual forma al calcular los diferentes tipos de desviaciones tampoco se encuentra gran dispersión de valores en los resultados de los cálculos. Estas variaciones en los resultados de los tres trabajos al ser tan cercanas ocurrieron por la presencia de pequeños errores en la experimentación, los cuales causaron variaciones en fracciones de segundos. 2. Explique el procedimiento para construir un histograma y realice un histograma con los datos del trabajo 3. I. Se obtienen los datos en orden, para calcular el rango. II. Calcular la cantidad de intervalos que usará para realizar el gráfico. III. Obtener la amplitud de estos intervalos, la cual se consigue de la división del rango sobre la raíz de la cantidad de valores existentes. IV. Escribir las clases en la tabla, agrupando respectivamente los datos. V. Realizar el gráfico del histograma utilizando los intervalos para el eje 𝑥 y la frecuencia absoluta para el eje 𝑦.