LABORATORIO 1: MEDICIONES BASICAS

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1 UNIVERSIDAD DON BOSCO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICA LABORATORIO DE FISICA ASIGNATURA: FISICA TECNICA I. OBJETIVO GENERAL LABORATORIO : MEDICIONES BASICAS Realizar mediciones de objetos utilizando diferentes instrumentos, conocer las escalas el valor de la menor división de cada uno de ellos calcular la incertidumbre de una varias medidas considerando el número de cifras significativas. II. INTRODUCCION TEORICA Magnitudes físicas: Es toda propiedad o atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente epresado cuantitativamente, es decir, con números. La longitud, la masa, el tiempo son ejemplos de magnitudes físicas. Magnitudes fundamentales derivadas Las magnitudes físicas se dividen en dos categorías: fundamentales derivadas Magnitudes fundamentales: son aquellas que se consideran por convención independientes unas de otras. El número de magnitudes fundamentales es reducido entre éstas se pueden considerar: la longitud, la masa el tiempo. Magnitudes derivadas: son aquellas que se definen en función de las magnitudes fundamentales. Ejemplos: velocidad, aceleración, fuerza. Unidad de medida: es cierta magnitud particular la cual se define adopta convencionalmente asignándole el valor de uno. Las unidades fundamentales son aquellas que están relacionadas con las magnitudes fundamentales (Tabla N ), por ejemplo: longitud en metros (m), masa en kilogramos (kg), tiempo en segundos (s). Las unidades derivadas están relacionadas con las magnitudes derivadas se epresan en términos de las unidades fundamentales. Ejemplos: metro cuadrado (m ), el metro/ segundo (m/s) Patrón de medida: Un patrón es un objeto que materializa una unidad de medida que en determinadas condiciones permite reproducirla. Entre las cualidades deseables en un patrón de medida están: invariabilidad, accesibilidad reproducibilidad Tabla N : Sistema internacional de unidades Magnitud Unidad Símbolo Longitud Metro m Masa Kilogramo kg Tiempo Segundo s Corriente eléctrica Amperio A Temperatura Kelvin K Cantidad de materia Mol mol Intensidad luminosa Candela cd

2 Conceptos relacionados con la medición Medir: es el proceso de comparar dos cantidades de una misma magnitud física teniendo a una de ellas como unidad. Medición: es el proceso mediante el cual se obtiene el valor de una medida. Medida: es la razón entre cierta cantidad de una magnitud física la cantidad de ella misma que se define como unidad Formas para obtener una medida Eisten dos formas para obtener el valor de una medida: Medición de lectura directa Medición indirecta por cálculo Medición de lectura directa: es aquella en la que el valor de una medida se obtiene mediante la lectura sobre la escala de un instrumento o la que numéricamente proporciona un instrumento digital. Medición indirecta por cálculo: es aquella en la que el valor de la medida se obtiene por medio de operaciones matemáticas realizadas a partir de uno o más valores de otras medidas. Incertidumbre en una medida Una medida se epresa con un número, una unidad una incertidumbre e Donde = magnitud, X e = valor obtenido = incertidumbre La estimación de la incertidumbre depende de las condiciones en que se realiza la medición, del tipo de medida de la posibilidad de no repetirla. Medida directa realizada solo una vez: la incertidumbre puede considerarse como el valor de la mitad de la mínima escala del instrumento. Mínimaescala Si la escala es grande debe tomarse una fracción de ella como la incertidumbre Incertidumbre de varias medidas (Medida realizada varias veces): Para determinar la incertidumbre se utilizada la desviación media X = Donde X es el mejor valor de la serie de medidas X X + X X. X n X n X = X + X.. X n n Tiempo de reacción de una persona: La distancia que ha caído la regla depende de tu tiempo de reacción. Si no se tiene en cuenta el rozamiento del aire, un cuerpo que cae libremente, partiendo del reposo, recorre una distancia vertical que viene dada por: h Donde h = distancia recorrida por la regla, g = 9.8 m/s t= tiempo que dura la caída gt

3 Y Análisis e interpretación, representación gráficas de magnitudes físicas. Construcción de gráficos Para la obtención de cualquier gráfico, se acostumbra a colocar la variable independiente en el eje horizontal (eje ) la variable dependiente en el eje vertical (eje ). Las escalas en cada eje se escogen de modo que el tamaño de la gráfica permita hacer una impresión lectura fácil de los datos eperimentales que han sido tabulados. Dependiendo del fenómeno en particular, así debe escogerse la mínima división de la escala. Se sugiere que al construir los gráficos la mínima división de la escala sea múltiplo de, ó 0, etc. Proporcionalidad directa e inversa entre las variables. Proporcionalidad directa Dos magnitudes son directamente proporcionales, cuando al multiplicar una de ellas por un número, la otra queda multiplicada por el mismo número; es decir, al aumentar una, la otra también se incrementa. Formas de representar la relación de proporcionalidad directa: ), donde el símbolo se lee es proporcional a o varía proporcionalmente a ) Escribiendo la relación anterior por medio de una ecuación: k Donde k se denomina constante de proporcionalidad entre las variables k ) Dado que: Entonces reordenado ) En forma gráfica podemos representar la relación X Fig. N

4 Y Proporcionalidad inversa Dos magnitudes e son inversamente proporcionales cuando al multiplicar una de ellas por cierto número, la otra queda dividida entre ese número; es decir, al aumentar una, la otra disminue. Esta relación puede epresarse también de cuatro formas: ) /, que se lee es inversamente proporcional con ) Escribiendo la relación anterior por medio de una ecuación: k Dado que: k Entonces = reordenando ) En forma gráfica puede representar la relación / X Fig. N III. TAREA PREVIA Investigar:. Cuáles son las características deseables de un patrón de medida. Unidad de medida. Magnitud física. Cuál es la importancia que tiene las mediciones en tu carrera de estudio. Las ecuaciones matemáticas que permiten calcular el volumen área de los siguientes objetos: cilindro sólido, esfera, caja rectangular, rectángulo, círculo

5 IV. MATERIAL Y EQUIPO V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A. Uso del calibrador vernier Calibrador vernier Esfera Cilindros de metal Regla graduada Probeta Agua Cuaderno para laboratorio (lo traerá el estudiante). Pata fija. Pata móvil. Nonius. Varilla de profundidades. Graduación en milímetros 6. Tornillo de Freno 7. Superficies biseladas para interiores. Medir la altura el diámetro de cada cilindro (Fig. ). Anotar los resultados en la tabla N Fig. Nº Cilindro Sólido Tabla N : Altura diámetro de cilindros Cilindro Altura (cm) Diámetro (cm) Valor mínimo en la escala del calibrador vernier: cm

6 . Determine el diámetro de la esfera (Fig. N ) anotar los resultados en la tabla N. r Fig. N Tabla N : Diámetro de una esfera Observaciones. Diámetro (cm) B. Uso de la probeta. Colocar 0 ml de agua en una probeta (Fig. N ) e introducir la esfera anotar el volumen final en la tabla N. Fig. Nº Tabla No. Volúmenes de agua Volumen de H O (ml) Inicial Final C. Uso de la regla Valor mínimo en la escala de la probeta: ml. Sostener la regla tal como se indica en la (Fig. N 6) dejarla caer sin avisar anotar la distancia que ha caído la regla en la tabla N. Repetir varias veces hasta que obtengas valores similares.

7 Fig. N 6 Tabla N : Distancia recorrida por la regla Observación Distancia recorrida (cm) Valor mínimo en la escala de la regla graduada: cm VI. HOJA DE ANALISIS DE RESULTADOS. Anote el valor mínimo de la escala de cada instrumento determine la incertidumbre con sus correspondientes unidades. Complete la tabla N 6. No olvide dejar constancia de los cálculos realizados. Tabla N 6: Escala de instrumentos de medición Instrumento Valor mínimo en la escala (cm) Incertidumbre Calibrador vernier Regla graduada. Completar la tabla N 7 construa el gráfico volumen versus altura en papel milimetrado Tabla N 7: Altura radio de cilindros Cilindro Altura (cm) Radio (cm) Volumen (cm). Determinar la relación de proporcionalidad en el gráfico anterior.

8 . A partir del gráfico anterior, encuentre la ecuación eperimental calcular el valor de la pendiente.. Utilizando los datos de la tabla N. Determinar el mejor valor del radio de la esfera completar la tabla N 8 Tabla N 8: Radio de una esfera Observaciones Radio (cm) promedio 6. Utilizando el resultado de la pregunta anterior determinar el volumen de la esfera 7. Calcule el volumen de la esfera utilizando los datos de la tabla N. 8. Comparar las respuestas obtenidas en el numeral 6 7 calculando el porcentaje de error (tomando como valor teórico el del numeral Encuentre el tiempo de reacción utilizando los datos obtenidos en la tabla N completar la tabla N 9 Tabla N 9: Tiempo de reacción Observación Distancia recorrida (cm) Tiempo de reacción (s) 0. Obtener la incertidumbre en la medida para los valores de la distancia de la tabla N 9. Escriba los tipos de error que se cometieron al realizar la práctica eplique.. Conclusiones comentarios

9 Física técnica. Laboratorio Nº. Hoja de criterios de evaluación de los resultados eperimentales Departamento: Ciencias Básicas Laboratorio: Física Asignatura: Física Técnica NOTA Mediciones Básicas N Apellidos Nombres Carnet Firma GT Nombre firma del Docente de Laboratorio: MESA: GL: FECHA: N Criterios a evaluar % Asignado % Obtenido Observaciones Presentación orden del reporte Anote el valor mínimo de la escala de cada instrumento determine la incertidumbre con sus correspondientes unidades. Complete la tabla N 6. Completar la tabla N 7 construa el gráfico volumen versus altura en papel milimetrado 0 Determinar la relación de proporcionalidad en el gráfico anterior. A partir del gráfico anterior, encuentre la ecuación eperimental calcular el valor de la pendiente. 0 6 Utilizando los datos de la tabla N. Determinar el mejor valor del radio de la esfera completar la tabla N 8 7 Utilizando el resultado de la pregunta anterior determinar el volumen de la esfera 8 Calcule el volumen de la esfera utilizando los datos de la tabla N. 9 Comparar las respuestas obtenidas en el numeral 6 7 calculando el porcentaje de error (tomando como valor teórico el del numeral 6. 0 Encuentre el tiempo de reacción utilizando los datos obtenidos en la tabla N completar la tabla N 9 Obtener la incertidumbre en la medida para los valores de la distancia de la tabla N 9 Escriba los tipos de error que se cometieron al realizar la práctica eplique. Conclusiones comentarios TOTAL DE PUNTOS 00