LABORATORIO DE FISICA IMEDIDAS

HÉCTOR FABIO BERMÚDEZ CARDONA. DIANA MARCELA DUQUE GUTIÉRREZ.

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRAPEREIRA

2007

LABORATORIO DE FISICA IMEDIDAS

HÉCTOR FABIO BERMÚDEZ CARDONA.DIANA MARCELA DUQUE GUTIÉRREZ.

Profesor

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRAPEREIRA

2007

INTRODUCCIÓN

El hombre a lo largo de su existencia ha ideado métodos que le permiten cuantificar los fenómenos o sucesos que ocurren a su alrededor. El desarrollo en todos los campos le han permitido perfeccionar los instrumentos empleados para tal fin. Es por eso, que cada vez son más y más precisas las medidas y más el interés del hombre de tener una mayor exactitud en ellas.

La experiencia con lo realizado en el laboratorio nos permite comprender mejor este tema y nos enseña la manera como deben ser tomadas las medidas en cualquier tipo de medición en la que empleemos estos instrumentos.

A continuación, mostraremos los resultados obtenidos en el laboratorio y las conclusiones que podemos sacar de esta experiencia.

OBJETIVOS

Realizar el manejo adecuado de las cifras significativas. Diferenciar entre medición directa e indirecta. Identificar cada una de las partes de que consta un calibrador y un

tornillo micrométrico y sus funciones respectivas. Adquirir destreza en el uso del calibrador y del tornillo micrométrico

como instrumentos de medida de pequeñas longitudes.

MATERIALES

Una regla graduada en milímetros. Un calibrador. Un tornillo micrométrico. Arandelas. Balín. Monedas de diferente valor.

PRECAUCIONES Y/O RECOMENDACIONES

Aunque use instrumentos de precisión, es usted, con el cuidado que ponga en cada medición quien en última instancia determina que tan buena es una medición. Trate los instrumentos con cuidado, no apriete demasiado al ajustar, trate de hacer las lecturas evitando el paralaje. Si usted es descuidado sus mediciones nunca tendrán la precisión del equipo usado. Eso podría comprobarse cuando alguien con más practica y cuidado repita sus mediciones. No olvide utilizar el número adecuado de cifras significativas al expresar sus medidas.

DIFICULTADES ENCONTRADAS Y FORMA COMO FUERON SUPERADAS

La principal dificultad encontrada fue que ambos tenemos problemas visuales lo cual nos dificultaba un poco ver las medidas que tanto el tornillo micrométrico como el calibrador mostraban. Para superar esta dificultad primero uno de los dos tomaba la medida y posteriormente el otro hacía lo mismo para ver si coincidíamos en la medida. Con respecto a los instrumentos de medida, el calibrador se encontraba en buenas condiciones, su ajuste de ceros era correcto y el micrómetro aunque tenía el seguro dañado sus ceros coincidían y no tenía ningún desfase.

CIFRAS SIGNIFICATIVAS

REGLA I: Los resultados de una medida se expresan incluyendo sólo una cifra dudosa. El error es igual a la mitad de la división más pequeña del aparato de medida.

REGLA II: El número de cifras significativas se cuentan de izquierda a derecha, empezando por el primer dígito y finalizando con el dígito dudoso. Los ceros que den lugar a un factor de potencia de 10 no se cuentan en las cifras significativas. REGLA III: Si se suman o se restan dos números decimales, el número que aparece en la respuesta es igual al número de cifras decimales de la cantidad que tenga el menor número de ellas. REGLA IV: Para la multiplicación (y la división), el número de cifras significativas es igual al del factor con menos cifras.

NOTA: Cuando se tienen números que no provienen de medidas experimentales como π, o el 2 en C= 2πr, se toma las cifras que se requieren (limitadas por el número de las cifras de las cantidades experimentales que van a ser multiplicadas) y se efectúa la multiplicación. REGLA V: El error para la suma o la diferencia de dos cantidades es la raíz cuadrada de la suma cuadrática de sus errores en el caso de medidas repetidas, y a la suma aritmética en el caso de medidas individuales.

REGLA VI: El error relativo del producto o el cociente de dos cantidades es igual a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los errores relativos en el caso de medidas repetidas, y a la suma de los errores relativos en el caso de medidas individuales.

REGLA VII: El error relativo de D= A^n es ∆D/D=n(∆A/A).

REGLA VIII: El error en la operación de multiplicar un número por una cantidad experimental, C.A es C.∆A.

REGLA IX: El error en S= sen A es ∆S=∆A.│cos A│… Para C= cos A el error es ∆C= ∆A. │sen A│, con ∆A, en radianes.

REGLA X: El error en E=exp A es ∆E=∆A. exp A.

EJERCICIOS SOBRE CIFRAS SIGNIFICATIVAS.

1. ¿Cuántas cifras significativas tiene cada una de las siguientes cantidades?

a) 3,18 :_____________ b) 349,85 :_____________c) 0.0015 :_____________d) 1,25x10² :_____________e) 983 :_____________f) 0,1534 :_____________g) 10,911110 :_____________h) 12,00 :_____________i) 12,000 :_____________j) 33,33x10ˆ4 :_____________

2. Realice las operaciones que se indican, teniendo en cuenta el número de cifras significativas en sus resultados. Puede también efectuarlo con calculadora y luego hacer el redondeo y análisis de cifras dudosas.

a) 5,15+10,000+12,6+128,1281 =_____________________b) 342,171-28,17 =_____________________c) 825,3x12,2 =_____________________d) 22,2xπ =_____________________e) 980,152/980,143 =_____________________ f) 210,7x14,27/3,1 =_____________________g) 27,4xsen(15,9˚) =_____________________h) 14,71x exp(2,2) =_____________________

MONEDA $ 100 DIÁMETRO ESPESOR

REGLA 23mm 23mm 23mm 23mm 23mm ± 1mm

1.1mm 1.1mm 1.1mm 1.1mm 1.1mm ± 1mm

CALIBRADOR 23mm 23mm 23mm 23mm 23mm ± 0.05mm

1.6mm 1.6mm 1.6mm 1.6mm 1.6mm ± 0.05 mm

TORNILLO MICROMÉTRICO

23.5 mm

23.6 mm

23.8mm

23.3 mm

23.7 mm

± 0.01m

m

1.61 mm

1.62 mm

1.61 mm

1.62 mm

1.62 mm

± 0.01 mm

RESULTADOS

MONEDA $ 500 DIÁMETRO ESPESOR

REGLA

CALIBRADORTORNILLO

MICROMÉTRICO23.29mm

23.29mm

23.28mm

23.3 mm

23.3 mm

± 0.01 mm

2.15 mm

2.13 mm

2.12 mm (falta

resolución al equipo)

2.12 mm

2.13 mm

± 0.01 mm

ARANDELADIAMETRO INTERNO

10.40 mm

10.40 mm

10.30 mm

10.40 mm

10.30 mm

± 0.05 mm

DIAMETRO EXTERNO

28 mm 28 mm 28 mm 28 mm 28 mm ± 0.05 mm

CABELLOESPESOR 0.5 mm 0.5mm 0.5mm 0.5mm 0.05mm ±

0.01 mm

CONCLUSIONES

ANÁLISIS DE DATOS

1. ¿A qué atribuye la diferencia en las medidas del diámetro y el espesor de las monedas?

La diferencia se debe a la precisión del instrumento que estemos utilizando y al buen estado del mismo. En el caso de las monedas, las medidas fueron hechas con tres instrumentos de medida diferentes, uno más preciso que el otro. La precisión que obtuvimos con el tornillo micrométrico, no es igual a la que obtuvimos con la regla o el calibrador, aunque las medidas son cercanas, unas son más precisas que las otras.

2. ¿A qué atribuye las diferencias en las medidas de los diámetros de la arandela?

La diferencia radica en la forma como fue tomada la medida tanto del diámetro interno como el diámetro externo. Para el diámetro interno usamos la parte superior del calibrador y tomamos la medida cambiando la posición de la arandela, igual con su diámetro externo, todo esto puede influir en esa diferencia.

3. Compare las medias de los diámetros de cada uno de sus balines. ¿Deberían todos coincidir? ¿Cómo debería reportarse el diámetro de cada uno de ellos?

4. Compare las medidas de los cabellos de todos los demás grupos. ¿Deberían todos se iguales?

Si todos los grupos hubiéramos medido el mismo cabello, posiblemente el espesor podría ser igual, pero como no todos los cabellos tienen el mismo espesor y no todos usamos el mismo cabello puede que las medidas coincidan o puede que no sea así.

5. ¿Será el tornillo micrométrico el mejor instrumento para medir el diámetro de de un cabello?

Si, porque de los tres instrumentos empleados es el más preciso de todos, pues está diseñado para medir pequeñas longitudes, mucho menores a las que

puede medir un calibrador, por este motivo es el mejor instrumento para medir el diámetro de un cabello.

6. ¿Con cuántas cifras decimales escribe usted sus medidas cuando utiliza consecutivamente una regla graduada en milímetros, un calibrador y un tornillo micrométrico, si se le pide expresarlas en milímetros? ¿En centímetros?

Si piden expresarla en milímetros con una regla no escribimos cifras decimales. Con el calibrador una cifra decimal y con el tornillo dos cifras decimales.

Si piden expresarla en centímetros con una regla escribimos una cifra decimal. Con el calibrador una cifra decimal y con el tornillo dos o tres cifras decimales.

CONCLUSIONES DEL LIBRO

¿A qué cree que se deban las diferencias encontradas por usted, al realizar las medidas con el tornillo micrométrico, el calibrador y la regla graduada en milímetros?

Las diferencias se deben a la precisión del instrumento que estemos utilizando, a la forma como estemos tomando las medidas y al estado del instrumento empleado.

¿Qué semejanzas y diferencias encuentra usted entre un calibrador y un tornillo micrométrico?

Las semejanzas que encontramos entre un calibrador y un tornillo micrométrico es que ambos instrumentos se usan para realizar mediciones de objetos pequeños. El calibrador está dividido en décimas de milímetro y el tornillo micrométrico en milésimas de milímetro lo cual les permite tomar medidas que son muy pequeñas. La diferencia está en la precisión y en la exactitud de la medida, la medida con un tornillo micrométrico puede ser más exacta que la de un calibrador, dependiendo del objeto que se está midiendo.

¿Qué diferencia encuentra usted entre medición directa e indirecta?

La diferencia radica en que la medición directa es aquella que realizamos con un instrumento de medida (regla, calibrador, tornillo, etc.), mientras que la medición indirecta es aquella que hacemos sin este tipo de instrumentos los cuales están diseñados para tal fin.

¿Qué conclusiones generales podría enunciar para este experimento?

Por medio de este experimento aprendimos como utilizar de manera correcta el calibrador y el tornillo micrométrico, algo que no sabíamos hacer, también comprendimos mejor lo relacionado a la exactitud y a la precisión de un instrumento de medida y entendimos que toda medida va acompañada de cierto error en el cálculo y por eso este error debe ser escrito después de tomar la medida.

SUGERENCIAS

Debido a que el tiempo no fue suficiente para terminar la práctica, sería recomendable terminarla en la clase siguiente.

APLICACIONES DEL FENÓMENO

Las medidas son utilizadas mundialmente para toda clase de actividad. Desde el niño que toma medidas con su regla o escuadra en el colegio hasta el ingeniero que utiliza las medidas para elaborar importantes construcciones. Además existen personas que se encargan de supervisar y reglamentar el patrón de medida mundial e igualmente cada país tiene una entidad que se encarga de esto mismo pues las medidas deben ser perfectas y sin errores ya que todo gira en torno a las medidas.

BIBLIOGRAFIA

DE WIKIPEDIA, LA ENCICLOPEDIA LIBRE: Medir. En: wikipedia website: <http://es.wikipedia.org/wiki/Medir>.

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA. Física experimental I. Pereira: Facultad de Ciencias Básicas. 76 p.