Laboratorio N1 Física-Mecánica

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Universidad autónoma de Chile
Facultad de ingeniería
Ingeniería civil química
Laboratorio de Física Mecánica Nº1
“Magnitudes, unidades y error”
 Integrantes: Carlos Flores
 Nicolás Klausen
 Franco Santana
 Franco Trigo
 Profesor: Romina Muñoz
1. INTRODUCCION
En la vida cotidiana realizamos mediciones de manera muy habitual. Lo hacemos cuando pesamos la fruta 	que compramos, cuando observamos la velocidad de nuestro vehículo o al medir la temperatura corporal cuando sentimos mal estar físico. Necesitamos hacer mediciones de manera precisa, pues de lo contrario no podríamos valorar objetivamente ciertas situaciones de la vida cotidiana.
1.1. Objetivos
a. Determinar valores de magnitudes empleando instrumentos experimentales.
b. Ejercitar la conversión de unidades métricas.
c. Aplicar la noción de error a la toma de mediciones.
1.2. Marco teórico
Magnitud física: es una cantidad medible de un sistema físico a la que se le puede asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. Ejemplos: Fuerza, área, velocidad, volumen, etc.
Conversión de unidades: es la transformación del valor numérico de una magnitud física, expresado en una cierta unidad de medida, en otro valor numérico equivalente y expresado en otra unidad de medida de la misma naturaleza. Para este practico utilizaremos las siguientes conversiones:
Incertidumbre: es un parámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a una mesurando, a partir de la información que se utiliza.
Error: es la diferencia entre un valor medido de una magnitud y un valor de referencia (valor convencional o valor verdadero). El error de medida tiene dos componentes, el error único y el error aleatorio.
Si el error es único la magnitud se expresa:
Por otro lado, si el error es aleatorio se expresa:
Teoría de error: su objetivo es identificar las diversas fuentes que generan error en la medición, determinar el verdadero valor de las magnitudes físicas medidas de forma directa e indirectas. Para instrumentos analógicos el error es la mitad de su sensibilidad y para instrumentos digitales el error es igual a su sensibilidad.
Propagación de error: es simplemente el proceso de determinar la incerteza de un cálculo que se basa en una operación. (tabla 1)
Tabla 1: propagación del error
Error sistemático: son normalmente constantes o varían muy lentamente dentro de la escala de tiempo en que se realiza el experimento. Son errores que pueden ser controlados. 
Error Aleatorio: Son los errores que quedan una vez que todos los errores sistemáticos se han removido. Estos pueden surgir de la incerteza en el método de medición debido a la precisión del aparato. 
2. METODOLOGÍA
Existen dos variables, la sistemática y aleatoria. En el desarrollo del practico se logra aplicar las características de cada una, en base a los instrumentos que se utilizarán. Se podrá distinguir su incertidumbre, para evidenciar que herramienta tiene mejor exactitud y/o precisión. 
De acuerdo con los cálculos que realizados con los distintos instrumentos se puede presentar la siguiente pregunta: ¿Cuál de ellos brinda la medida más exacta?, Respondiendo la interrogante anterior, con el conocimiento del marco teórico y lo experimentado en el laboratorio, la herramienta que entregara la medida más exacta fue el pie de metro, esto debido a la sensibilidad de dicho instrumento con la cual se midió el objeto. 
2.1. Materiales 
· 1 huincha
· 1 pie de metro 
· 1 paralelepípedo
· 1 cronometro (celular)
· 1 calculadora científica 
· 1 hilo
· 1 objeto circular 
· 1 soporte 
· 1 balanza 
2.2. Procedimiento experimental
1. El grupo observo y manipulo los materiales antes de comenzar la experiencia.
2. Anotaron la sensibilidad y el error de cada instrumento.
3. Midieron el alto, largo y ancho del paralelepípedo con el pie de metro. Anotaron sus observaciones.
4. Midieron el alto, largo y ancho del paralelepípedo con la huincha. Anotaron sus observaciones.
5. Masaron el objeto en la balanza y lo anotaron. Anotaron sus observaciones.
6. Armaron el soporte.
7. Midieron el largo del hilo. Anotaron sus observaciones.
8. Unieron el objeto circular con el hilo en el soporte.
9. Generaron un péndulo con el objeto, con la finalidad de tener una trayectoria desde A hasta B.
10. Midieron tres veces con el cronometro la duración del objeto circular en desplazarse desde A hasta B. Anotaron sus observaciones.
11. Midieron diez veces con el cronometro la duración del objeto circular en desplazarse desde A hasta B. Anotaron sus observaciones. 
12. Finalmente, Utilizaron los datos obtenidos para el resultado experimental. 
3. RESULTADO EXPERIMENTAL 
3.1. Datos experimentales
3.1.1. PARTE I: Datos obtenidos con el paralelepípedo.
3.1.1.1. Sensibilidad e incertidumbre de los instrumentos:
	Instrumento 
	Sensibilidad
	Incertidumbre
	Huincha
	0,1 milímetros 
	0,05 milímetros
	Pie de metro 
	0,02 milímetros
	0,01 milímetros
	Cronómetro
	0,01 segundos
	0,01 segundos
	Balanza 
	0,01 gramos
	0,01 gramos
3.1.1.2. Medidas de las dimensiones del paralelepípedo con el pie de metro:
	Dimensiones
	Magnitud
	Error
	Alto
	35,60 mm
	0,01 mm
	Largo
	18,84 mm
	0,01 mm
	Ancho
	18,84 mm
	0,01 mm
3.1.1.3. Medidas de las dimensiones del paralelepípedo con la huincha: 
	Dimensiones
	Magnitud
	Error
	Alto
	3,5 cm
	0,001 cm
	Largo
	1,9 cm
	0,001 cm
	Ancho
	1,9 cm
	0,001 cm
3.1.2. Parte II: Datos obtenidos con el péndulo. 
3.1.2.1. Masa del objeto, medida del largo del hilo y medidas del tiempo del objeto circular en el péndulo, 3 veces y 10 veces:
	Cantidad
	Magnitud
	Error
	Masa
	20,09 g
	0,01 g
	Largo de cuerda
	27 cm
	0.005 cm
	Medición
	
	1
	
	2
	
	3
	
	Promedio 
	
	Medición
	
	1
	
	2
	
	3
	
	4
	
	5
	
	6
	
	7
	
	8
	
	9
	
	10
	
	Promedio 
	
3.2. Análisis experimental 
3.2.1. Parte I: Error en medidas únicas. 
3.2.1.1. Para las medias realizadas con el pie de metro, Complete la tabla, tomando en cuenta las medidas del paralelepípedo y transformarlas según sea necesario:
	dimensiones
	(m)
	(mm)
	(cm)
	(km)
	(pie)
	(pulgada)
	Alto 
	0,0356
	35,60
	3,56
	3,56 x 10-5
	0,116768
	1,402
	Largo
	0,01884
	18,84
	1,884
	1,884 x 10-5
	0,062
	0,742
	Ancho
	0,01884
	18,84
	1,884
	1,884 x 10-5
	0,062
	0,742
3.2.1.2. Determine al área del paralelepípedo con las medidas del pie de metro y llene la tabla, incluya el error utilizando las reglas de propagación de errores:
	Áreas
	(m2)
	(cm2)
	(km2)
	Área basal
	
	
	
	Área lateral 
	
	
	
	Área frontal 
	
	
	
	Área total 
	
	
	
 
3.2.1.3. Determine al área del paralelepípedo con las medidas de la huincha y llene la tabla, incluya el error utilizando las reglas de propagación de errores:
	Áreas
	(m2)
	(cm2)
	(km2)
	Área basal
	
	
	
	Área lateral 
	
	
	
	Área frontal 
	
	
	
	Área total 
	
	
	
3.2.1.4. Determine el volumen del objeto en cm3. Incluya el error utilizando las reglas de propagación de errores. 
	
	Magnitud
	Error
	Volumen
	12,64 cm3
	8,59 x 10-3 cm3
3.2.1.5. Discutan como grupo, sobre el motivo por el cual se obtienen valores similares, pero no idénticos, al medir con regla, al medir con pie de metro, siendo que el paralelepípedo que se midió no ha cambiado. Escriba una conclusión de porque hay diferencias en los valores obtenidos mediante los dos instrumentos de medición.
Respuesta: Los valores obtenidos de la medición del largo, ancho y alto del paralelepípedo cambian dependiendo del instrumento de medición debido a laprecisión o la incertidumbre de este, existen instrumentos de medición que son mas precisos que otros y darán un valor más o menos exacto dependiendo de este, en este caso el pie de metro es más preciso que la regla por lo que este entregó valores más exactos y precisos.
3.2.1.6. Si tuviese que elegir con que instrumento medir el paralelepípedo ¿cuál elegirías? Fundamente su respuesta.
Respuesta: En nuestro caso utilizaríamos el pie de metro, ya que, este es mas preciso, por lo que entrega valores mas exactos y hace que el proceso de calculo del error sea mínimo, por lo que nos ayudará a obtener un resultado mas concreto y con menos margen de error. 
 
3.2.2. Parte II: Error en medidas aleatorias. 
3.2.2.1. Determine el error en el tiempo para la medida de N=3 y N=10.
	Medición
	
	1
	
	2
	
	3
	
	Promedio 
	
	Error (s)
	0,080
	Medición
	
	1
	
	2
	
	3
	
	4
	
	5
	
	6
	
	7
	
	8
	
	9
	
	10
	
	Promedio 
	
	Error (s)
	0,065
3.2.2.2. ¿Considera usted que es representativo realizar una sola medida? ¿Cómo se puede minimizar el error?
Respuestas: Para medidas aleatorias no es representativo realizar una sola medida, debido a que se relaciona con las variaciones al azar y compromete su confiabilidad de la investigación. Por otra parte, el error no se puede eliminar, pero si se puede minimizar, mediante el amento del tamaño de la muestra para así tener un análisis estadístico eficiente. 
4. CONCLUSION
Concluyendo se puede ver que ambas herramientas sirven para el cálculo del paralelepípedo, pero la herramienta más exacta es el pie de metro debido a la sensibilidad de 0.02 milímetros y su facilidad para ajustar mejor el objeto al medirlo proporciona una mayor disposición para medir las longitudes del objeto, mediante esto se puede confirmar que la hipótesis realizada anteriormente es cierta. Para poder eliminar el error de las medidas únicas mejorando el procedimiento experimental. Por otro lado, en el caso de las medidas aleatorias, podemos aprender que al medir mas veces el margen de error aumenta, debido a las condiciones que presentan el cronómetro del celular. 
5. REFERENCIAS
· Tipos de Errores | Conceptos básicos de los Sistemas de Medición | Fundamentos de Medición | KEYENCE México. (2022). Tipos de errores. Geraadpleegd op 18 april 2022, van https://www.keyence.com.mx/ss/products/measure-sys/measurement-selection/basic/error.jsp
· Industrials, D. S. T. E. I. I. D. S. T. E. V. D. P. U.-. (2020, 9 november). La Magnitud FÍsica y su Medida. La Magnitud Física y su Medida. Geraadpleegd op 18 april 2022, van https://riunet.upv.es/handle/10251/29912
· Del Disseny, D. S. T. E. D. D. I. D. S. T. E. V. D. P. U.-. (2020, 9 november). Propagación de Errores. Propagación de Errores. Geraadpleegd op 18 april 2022, van https://riunet.upv.es/handle/10251/1378
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