Profesora: Ana María Gallardo Suárez. Características de los INSTRUMENTOS DE MEDIDA PRACTICA Nº 1 CURSO: 3 ESO. Recursos ana.fjb.

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1 Características de los INSTRUMENTOS DE MEDIDA PRACTICA Nº 1 CURSO: 3 ESO Recursos ana.fjb.es

2 Introducción Los instrumentos de medida están definidos por una serie de características que debes conocer para su correcta utilización. Estas características son: 1. Escala del instrumento: * Alcance (valores máximo y mínimo que pueden medir) * Unidades de la escala. * Sensibilidad (valor mínimo de la magnitud que puede ser apreciado) 2. Fundamentación (principios físicos o químicos en que se basa su funcionamiento) 3. Forma en que se maneja. 4. Posible "error de cero". Actividad 1 Observa los distintos aparatos de medida que te proporcionará el profesor e indica qué magnitudes miden y su sensibilidad. Aparato Magnitud Unidad Alcance Sensibilidad Pipeta Termómetro Probeta Regla Balanza Dinamómetro Reloj El proceso de medida Magnitudes físicas Actividad 2 Fíjate en este dibujo y contesta: son paralelas las líneas horizontales? Actividad 3 Mide la distancia que separa dichas rectas por sus extremos y por su centro. Página 2

3 Acertaste en tu respuesta? Así pues, si se quiere adquirir un conocimiento más completo sobre los fenómenos de la Naturaleza, es necesario que ampliemos y agudicemos las impresiones de nuestros sentidos con la ayuda de otros instrumentos. Un experimento científico nos obliga a realizar una tarea muy importante en toda investigación: medir. Para realizar esto de forma adecuada se requiere que tengamos claro el concepto de magnitud. Magnitud es toda propiedad de un objeto que sea medible. Existen dos tipos de magnitudes: Fundamentales: que se definen independientemente de las demás. Por ejemplo: la longitud. Derivadas: se pueden definir o averiguar a partir de las fundamentales. Por ejemplo: el volumen. Actividad 4 Pon ejemplos de magnitudes y clasifícalas en fundamentales y derivadas. Actividad 5 Indica cuáles de las siguientes magnitudes son fundamentales o derivadas: tiempo, velocidad, volumen, masa, aceleración, temperatura, superficie. Página 3

4 La Medida. Unidades. Medir es comparar una magnitud con otra que se toma como patrón denominada unidad. Dado que la elección de unidades es arbitraria, conviene que las mismas cumplan ciertas condiciones: ser constantes (no ha de cambiar con el tiempo ni depender de quien realice la medida), universales (debe ser utilizadas por todos) y fáciles de reproducir. Por ello, los científicos han adoptado el llamado Sistema Internacional de Unidades (SI). A cada magnitud se le asigna su unidad SI, procurando que sea lo más precisa posible: Unidades S.I. de magnitudes que se van a utilizar: Longitud Masa Tiempo Fuerza Temperatura metro (m) kilogramo (kg) segundo (s) newton (N) grado Kelvin (K) Múltiplos y submúltiplos en el S.I. Errores en la medida. Actividad 6 El conjunto de los alumnos de la clase procederá a medir la altura de un compañero/a, utilizando cintas métricas como instrumento. Cada alumno/a realizará su medida independientemente, sin intercambios verbales, y mientras dure este proceso el resto observará cómo se procede a medir, anotando posibles errores, etc. Página 4

5 Actividad 7 Agrupa los resultados obtenidos en la actividad anterior en una tabla. Observarás que no se obtiene un único valor en el proceso de medida. Indica las causas de esta variedad de resultados. Actividad 8 Qué valor se puede tomar como bueno, esto es, como representativo de la serie de medidas? Por qué? Imprecisión en la Medida A veces, las medidas se realizan incorrectamente debido a defectos de construcción del aparato de medida, a cambios en las condiciones ambientales como temperatura o presión, a que el operador no lo utiliza adecuadamente, etc. Decimos entonces que cometemos una imprecisión sistemática. Las imprecisiones sistemáticas de los instrumentos no pueden nunca eliminarse totalmente. Para limitarlas es conveniente realizar controles de calidad periódicos. Página 5

6 Las imprecisiones sistemáticas del operador se pueden corregir enseñándole a utilizar correctamente el aparato. Por otro lado, aunque reduzcamos al máximo las imprecisiones sistemáticas, sabemos que en todo proceso de medida es inevitable un conjunto de resultados, agrupados en torno a un valor central, en lugar de un resultado único. Este tipo de imprecisiones se denomina accidental y se puede minimizar aumentando el número de medidas. De acuerdo con lo anterior, el "verdadero" valor de una magnitud nunca puede ser conocido, aunque estamos convencido de que se encontrará próximo al valor medio de la serie de medidas. Para estimar esto se introduce un nuevo concepto: la imprecisión media o desviación media, que se calcula como sigue: a) Se obtiene el valor medio de la serie de medidas. b) Se calcula la desviación entre cada medida y el valor medio restando cada valor del valor medio. c) Se halla el valor absoluto de la desviación. d) Se halla la media aritmética de las desviaciones. El número así obtenido es la imprecisión media, salvo que sea inferior a la sensibilidad del aparato, en cuyo caso, se tomará ésta como imprecisión media. Expresión correcta de la medida Si la magnitud que se ha medido se representa mediante la letra x, la imprecisión media es Dx y el resultado de la medida se indica en la forma: x ± x (UI). Ejemplo: Si el resultado de medir la altura de Vidal es 1'76 ± 0'02 m, significa que su "verdadera" altura es muy probable que se encuentre entre 1'74 y 1'78 m. Página 6

7 Actividad 9 a) Calcula la imprecisión media de los resultados de la medida de la altura de tu compañero/a. Actividad 10 Vas a determinar experimentalmente en tu casa el valor del número π. Dispones para ello de un cordón fino y una regla milimetrada. Utiliza cinco objetos cilíndricos de tamaño, a ser posible, superior a un vaso de agua. Elabora primero un plan de trabajo y realízalo después con sumo cuidado: 1. Obtén el valor medio de π y exprésalo correctamente. 2. Teniendo en cuenta ahora el valor exacto de π, haz un juicio de tu trabajo, indicando las posibles causa de error. Página 7

8 Imprecisión Relativa La calidad de una medida está dada por la llamada imprecisión relativa que se define como el cociente entre la imprecisión media y el valor representativo de la medida. Si se multiplica este cociente por cien, la imprecisión relativa se expresa en % Actividad 11 Calcula la imprecisión relativa de la medida de la altura de tu compañero/a. Actividad 12 Al medir el tiempo que invierte una bola en recorrer un plano inclinado se han obtenido los siguientes valores, en s: 12'3, 12'7, 12'5, 13'1, 14'0, 12'7, 11'9, 14'6, 12'5 y 12'7 a) Escribe la expresión del resultado de la medida. b) Calcula la imprecisión relativa. Página 8

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