MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LIBRES MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO CIENCIAS BASICAS ASIGNATURA: Fundamentos de Física CLAVE: ALC ELABORÓ M.C. Martha Irene Bello Ramírez Libres, Puebla

2 FORMATO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO CARRERA Ingeniería en Industrias Alimentarias CLAVE DE ASIGNATURA ALC-1010 NOMBRE DE LA ASIGNATURA Fundamentos de Física UNIDAD PRÁCTICA No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA 1 1 Mediciones LUGAR Laboratorio de Física TIEMPO REQUERIDO 1 hora 1 OBJETIVO: Aprender a medir longitudes pequeñas con una mayor precisión mediante el uso del vernier y el tornillo micrométrico 2 COMPETENCIA ESPECÍFICA A DESARROLLAR: Comprender el funcionamiento del vernier y del micrómetro. Realizar mediciones directas de lóngitudes en un sólido. Determinar el el volumen de un sólido 3 INTRODUCCIÓN: El trabajo en laboratorio implica medir magnitudes física mediante el uso de instrumentos de Medida. Medir Es la comparación de la magnitud que se está estudiando con un patrón de medidas. Si cada persona tuviera su propio patrón de medida, sólo él comprendería el valor de su resultado y no podría establecer comparaciones a menos que supiera la equivalencia entre su patrón y el de su vecino. Por esta razón se ha acordado el establecimiento de un patrón que actualmente tiende a ser el Sistema Internacional (SI). Se puede decir que el resultado de una medida es lo que se conoce como el valor de la magnitud. Este valor debe ir acompañado de su respectiva unidad de medida. Decir que la masa de una varilla es 80.4 no significa nada a menos que se diga que es 80.4

3 gr, 80.4 kg, etc. Entonces es importante que las cantidades que se midan vayan acompañadas de sus respectivas unidades de medida. Apreciación Es la menor división en la escala de un instrumento. Cuando se lee en un instrumento con escala única, se aproxima la lectura a la división más cercana. Así, el máximo error que se puede cometer en dicha medición, es de más o menos la apreciación. La apreciación de un instrumento de una sola escala se determina, escogiendo dos valores sobre la escala, que pueden ser consecutivos o no. Se hace la diferencia del valor mayor menos el menor y se divide entre el número de partes en que está dividido. Por ejemplo: La apreciación de un instrumento es una indicación del error de la medida. Se habla entonces de la precisión de un instrumento: a menor apreciación, mayor precisión. Medidas de longitud. Vernier Es un instrumento de medición directa, con el cual se pueden hacer mediciones con cierto grado de exactitud, de acuerdo a la legibilidad del mismo. Este instrumento consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milimetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas. Micrómetro Es un instrumento de medicion directa, cuyo funcionamiento se basa en un tornillo micrométrico que sirve para valorar el tamaño de un objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o de milésimas de milimetro (0,01 mm y 0,001 mm respectivamente). Para proceder con la medición posee dos extremos que son aproximados mutuamente a merced de un tornillo de rosca fina que dispone en su contorno de una escala grabada, la cual puede incorporar un nonio. El micrómetro, suele tener un sistema para limitar la torsión máxima del tornillo, necesario pues al ser muy fina la rosca no resulta fácil detectar un exceso de fuerza que pudiera ser causante de una disminución en la precisión. Errores

4 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LIBRES Error es la diferencia entre el valor obtenido de una medida y el valor verdaderode la magnitud de la misma. Estos errores se se clasifican en sistemáticos y aleatorios. Errores sistematicos Son errores que sistematicamente corren con las medidas en una misma dirección del valor verdadero. Son causados por defecto o inexactitud del aparato usado, por el observador, por variacion de las condiciones ambientales y por el metodo empleado. Errores aleatorios, probabilisticos, fortuitos o casuales Son aquellos cuya ocurrencia es de tipo probabilístico y es por ello que algunas mediciones dan resultados diferentes. Esta diferencia es consecuencia de las múltiples fluctuaciones incontrolables e independientes de los factores que intervienen en la realización de una medición, debido en general a la imprecisión de las observaciones realizadas o variaciones momentáneas de los instrumentos, es decir, son errores que en una medida pueden ocurrir y en otra no. Los errores aleatorios afectan a las medidas en ambas direcciones (mayor o menor, exceso o defecto). Pueden ser causados por condiciones ambientales fluctuantes, oscilaciones propias del instrumento de medida, etc. Cálculo de errores Para esta práctica solo nos referiremos a los errores casuales. Para el cálculo de los errores casuales o aleatorios, se necesita del uso de la teoría estadística. Esta fue desarrollada por Gauss y da resultados óptimos en el caso de un gran número de mediciones. Sin embargo se usa también en el caso de un pequeño número de medidas, suponiendo que es válida allí. De acuerdo con la teoría de Gauss la mejor estimación del error está dado por el error cuadrático definido como: El resultado final de la medida de una magnitud, puede escribirse como:

5 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LIBRES 4 MATERIALES Y EQUIPO: 1 Venier 1 Micrómetro 3 Sólidos para calcular su volumen: Objeto 1 (O1)= paralelepipedo rectangular. Objeto 2 (O2)=cilindro Objeto 3 (O3)=tornillo cobre y tornillo de acero

6 5 PROCEDIMIENTO: 1. Para el O1: a. Mida el largo, ancho y alto del objeto con el vernier y regístrelo en la tabla 1 de resultados. Repita varias veces sus medicionesy calcule los errores de medición. b. Calcule el área de la base del O1 y registrela en la tabla 2, use la expansion de errores adecuada. c. Calcule el volumen con los datos del área de la base y la altura del O1, registrela en la tabla 2, use la expansión de errores adecuada. 2. Para el O2: a. Mida el diametro interno, diametro externo y alto del objeto con el vernier y regístrelo en la tabla 3 de resultados. Calcule los errores de medición. b. Calcule el área de la base del O2 y registrela en la tabla 4, use la expansion de errores adecuada. c. Calcule el volumen con el dato del área de la base y la altura del O2, registrela en la tabla 4, use la expansión de errores adecuada. 3. Para el O3: a. Mida con el micrómetro el diámetro de los tornillos en tres lugares distintos, luego calcule el promedio y complete la tabla 5.

7 6 RESULTADOS: TABLA 1. MEDIDAS VERNIER OBJETO 1 = ERROR DE APRECIACIÓN= LECTURA 1 LECTURA 2 LECTURA 3 LECTURA 4 PROMEDIO ERROR DE MEDICION LARGO ANCHO ALTO RESULTADOS LARGO= ± ANCHO= ± ALTO= ±

8 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LIBRES TABLA 2. AREA Y VOLUMEN AREA ERROR DEL AREA VOLUMEN ERROR DEL VOLUMNEN FORMULA CALCULO RESULTADOS AREA= ± VOLUMEN= ±

9 TABLA 3. MEDIDAS VERNIER OBJETO 2 = ERROR DE APRECIACIÓN= LECTURA 1 LECTURA 2 LECTURA 3 LECTURA 4 PROMEDIO ERROR DE MEDICION DIAMETRO INTERIOR DIAMETRO EXTERIOR ALTO DIAMETRO INTERNO= ± RESULTADOS DIAMETRO EXTERNO= ± ALTO= ±

10 TABLA 4. AREA Y VOLUMEN AREA ERROR DEL AREA VOLUMEN ERROR DEL VOLUMNEN FORMULA CALCULO RESULTADOS AREA= ± VOLUMEN= ± TABLA 5. MEDIDAS MICROMETRO LECTURA 1 LECTURA 2 LECTURA 3 PROMEDIO ACERO COBRE

11 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LIBRES 7 CONCLUSIONES: 8 BIBLIOGRAFÍA: 1. Resnick R. Halliday D. Física I. Editorial Continental, González Z. Miliani L. Principios de mediciones e instrumentación. México. Editorial: Pearson Education, Puesto: Nombre: Elaboró Docente de Ciencias Básicas M.C. Martha Irene Bello Ramírez Revisó Autorizó Firma:

12 EQUIPOS CARRERA: GRUPO: EQUIPO #: FECHA: PRACTICA #: 1 MATRICULA NOMBRE CALIFICACION ASPECTOS A EVALUAR OBSERVACIONES CALIFICACION 5% PRESENTACION 30% LABORATORIO 40% CALCULOS 20% CONCLUSIONES 5% ORTOGRAFIA TOTAL