TRABAJO PRÁCTICO N 2

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1 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA I? TRABAJO PRÁCTICO N 2 ACTIVIDAD A: MEDICIONES INDIRECTAS En las actividades propuestas en el trabajo práctico anterior, nos hemos ocupado de aquellas mediciones que resultan de la lectura de cierta cant idad de una magnitud física mediante el uso de un instrumento y del estudio de las incertezas asociadas a estas mediciones. Frecuentemente, en el desarrollo de un experimento, nos encontraremos con mediciones que derivan de una relación matemática que vincula la cantidad a medir con dos o más cantidades medidas directamente. En estos casos, las incertezas asociadas a las mediciones directas, traerán consigo la presencia de una incerteza en el valor final calculado que depende de la relación funcional que vincula las cantidades medidas directamente. Las siguientes tareas te introducirán en el proceso de las mediciones indirectas y en la propagación de los erro res de apreciación correspondientes. A.1. Cálculo de volúmenes de diferentes cuerpos Mide las dimensiones de los cuerpos que te entregarán en el laboratorio, expresando los resultados con su correspondiente incerteza. Organiza los resultados obtenidos en una tabla, tal como la sugerida en el Anexo 1 del trabajo práctico "Mediciones Directas". Utilizando los valores obtenidos anteriormente, completa una tabla de valores como la que se presenta a continuación. En la tercera columna V indica la incerteza asociada al volumen calculado a partir de las dimensiones del cuerpo. Tabla 1: Volúmenes de diferentes cuerpos CUERPO V' ( cm" ) ( cm" ) V ( cm" ) CIFRAS SIGNIFICATIVAS e r Indica las expresiones matemáticas utilizadas en los cálculos anteriores y el tratamiento dado a la constante n. Enuncia tus conclusiones a partir del análisis de los resultados de las mediciones. Tra bajo Práctico N 2 1

2 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA I A.2.Cálculo de la superficie de una placa irregular Es importante que al efectuar una medición se contemplen distintos métodos, se analicen sus ventajas y se seleccione el más adecuado. En esta actividad, te sugerimos dos métodos para el cálculo de la superficie de una placa irregular. Materiales a utilizar: Placa irregular Placa cuadrada del mismo mater ial Papel milimetrado Balanza Realiza las siguientes tareas: Dibuja cuidadosamente sobre una hoja de papel milimetrado el contorno de la placa irregular. Determina su superficie estimando el error correspondiente. Determina la masa de ambas placas. A partir de estos valores calcula nuevamente la superficie de la placa irregular. Sugiere otros métodos para el cálculo de la misma, Compara los resultados obtenidos y enuncia tus conclusiones. A.3. Mide tu tiempo de reacción El tiempo de reacción es el tiempo que una persona demora en darse cuenta, pensar y actuar en respuesta a una situación ; por ejemplo, es el tiempo transcurrido entre que un conductor observa y responde a una determinada situación que está ocurriendo adelante en el camino mientras conduce su automóvil. El tiempo de reacción no es el mismo para todas las personas, varía con la edad del sujeto y con la complejidad de la situación, entre otros aspectos. En esta actividad, te proponemos estimar tu tiempo de reacción ante una situación sencilla. Es decir, haciendo que atrapes entre tus dedos, tan rápido como te sea posible, una regla que cae. Sería interesante, en este momento, analizar: Cómo está relacionado el tiempo de reacción de una persona con la distancia de caída? Trabajo Prácti co N 0 2 2

3 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA I Para ello. te proponemos revisar los contenidos teóricos asociados al movimiento en una dimensión con aceleración constante. Si se considera despreciable el rozamiento con el aire. un cuerpo que cae libremente partiendo del reposo. recorre una distancia vertical h que viene dada por la ecuación: 1 h 2 El tiempo de caída puede calcularse como : donde g es la aceleración de la gravedad. cuyo valor en nuestra zona es: g = ( 9,7956 ) (Ref. : Gabinete de Geofísica, FCEIA, UNR ) Materiales a utilizar: Regla de 30 cm Para determinar tu tiempo de reacción. te sugerimos: Pide a un compañero de grupo que sostenga una regla tal como se indica en la figura. Ubica tus dedos justo a la altura del borde inferior de la regla -que tomamos como cero- pero sin tocarla. Tu compañero dejará caer la regla sin avisarte y cuando observes que la suelta, cierra los dedos sobre ella. Registra la distancia que ha caído la regla hasta que es atrapada. Repite varias veces el proceso hasta obtener valores similares en la distancia de caída h. Calcula el promedio de las distancias h y estima su incerteza. Determina tu tiempo de reacción con su correspondiente incerteza a partir de la relación que vincula dicho tiempo con la distancia h. Compara tu tiempo de reacción con el de tus compañeros. Enuncia conclusiones. Trabajo Práctico N 02 3

4 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA 1 LABORATORIO - 10 Semestre 2010 TRABAJO PRÁCTICO N 2 ACTIVIDAD B: CONSTRUYENDO IDEAS SOBRE CÓMO TRABAJA UN SISTEMA INFORMÁTICO PARA LA ADQUISICiÓN Y EL TRATAMIENTO DE DATOS EXPERIMENTALES Esta actividad está orientada, por una parte, a la construcción de una visión global del uso y func ión de los distintos elementos que conforman un sistema informático en la realización de experimentos reales no simulados en el laboratorio y, por otra, a la comparación entre la función, precisión y sens ibilidad de las herramientas tradicionales y las del sistema informático. r r- - 1 Figura 1. Sistema informático Comencemos analizando los siguientes aspectos: 1- Identifica los distintos elementos que componen el sistema informático que utiliza rás en la realización de actividades experimentales. Indica, con el mayor detalle posible, el uso y función de cada elemento. 2- En qué situaciones y en qué condiciones utilizar ías sensores para recoger datos en un experimento. Tra baj o Práctico N 02 4

5 . ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA 1 A continuación, te proponemos focalizar tu atención en uno de los sensores que se utiliza como cronómetro para determinar los intervalos de tiempo de ciertos eventos con una resolución de 0,1 ms. Ficha tipo Plug de dos LEO testigo telefónica RJ 12 canales (se enciende el infrarrojo es bloqueado) \ 1. /1 Haz infrarrojo > / \ Se conecta Se conecta a sensor a interfase Emisor Detector Figura 2. Sensor óptico Este tipo de sensores, que suministran directamente una señal digital, son las puertas fotoeléctricas sensibles al corte de un haz infrarrojo por un móvil. Básicamente, permite determinar el intervalo de tiempo durante el cual el haz infrarrojo permanece bloqueado. Para comprobarlo, te sugerimos pasar lentamente tu mano a través del haz. Observa el LED testigo. Cuándo comienza el conteo del tiempo? Cuándo se detiene? Describe, detalladamente, el procedimiento para visualizar en la pantalla de la computadora el registro del intervalo de tiempo durante el cual el haz permaneció bloqueado. Trabajo Práct ico N 02 5

6 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA I Indica el valo r medido con su correspondiente incerteza.. Si ahora el haz es bloqueado por el paso de uno de los dedos de tu mano cuál es el intervalo de tiempo transcurrido?. Te sugerimos efectuar otras mediciones de tiempo pasando lentamente a través del haz alambres de distintos diámetros. Indica los registrados en la Tabla 1. Tabla 1: Medición de tiempos utilizando un sensor óptico Análisis de datos Diámetro (mm) Intervalo de tiempo (s) Fue posible medir el tiempo de cada uno de los eventos propuestos? De no ser así, identifícalo e intenta explicar por qué. Consulta con el docente la especificación asociada a la resolución espacial del sensor. Resolución espacial =. Sintetiza las ideas que cons ideras relevantes sobre cómo trabaja un sensor y sobre su relación con los demás componentes del sistema informático en la realización de experimentos. Trabajo Práctico N 0 2 6

7 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA 1 A continuación, te proponemos profundizar sobre las características de los sensores a partir de la comparación entre la medición del período de oscilación de un péndulo simple efectuada con un cronómetro y la efectuada utilizando un sistema informático. Medición del período del péndu lo con un cronómetro Describe, detalladamente, el procedimiento para efectuar dicha medición. Te suger imos tener en cuenta las siguientes consignas: -Indica la apreciación del cronómetro. -Expl icita qué posición del péndulo tomarás como referencia para la medición del período. -Evalúa la posibil idad de medir el tiempo de "n" oscilaciones completas en lugar de medir el tiempo de una oscilación completa. Fundamenta tu elección. -Indica cómo incide el tiempo de reacción del observador en la determinación de la incerteza de la medición. Procedimiento. Resultado de la medición. Medición del período del péndulo utilizando un sistema informático Selecciona de la lista con los tipos de sensores existentes el que te permitirá medir el período de oscilación del péndulo. Explica cómo funciona el sensor para medir el período del péndulo. Para ello, te sugerimos: - Incluye un esquema del dispositivo indicando cómo está posicionado el sensor para efectuar la medición. -Establece en qué posición del péndulo el sensor comienza el conteo del tiempo. -Indica si es posible registrar el tiempo de más de una oscilación completa del péndulo. -Estima la incerteza de la medición. Fundamenta el criter io adoptado en dicha estimación. Tr ab ajo Práctico N 02 7

8 4 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA I Funcionamiento del sensor. Valores registrados del período. Dado que la medición con sensor permite obtener más de un registro del tiempo de una oscilación completa del péndulo, qué puede inferir de la información obtenida? te parece necesario tener en cuenta el tiempo de más de una oscilación completa para obtener el período del péndulo como en el caso de la medición con el cronómetro? por qué? difieren entre sí los valores de tiempo registrados para cada oscilación completa? a qué atribuye esta diferencia? Síntesis de las respuestas. Resultado de la medición. Trabajo Práctico N 0 2 8

9 s: s ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA - FÍSICA I Reflexiona sobre las mediciones efectuadas con cronómetro y con el sistema informático y establece semejanzas y diferencias entre ellas. Medición con cronómetro Medición utilizando un sistema informático (/) N E (J) (/) AUTORAS Marta Yanitelli Alejandra Rosolio Trabajo Práctico N 02 9