Lab 6 Instrumentos de medida

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LABORATORIO INSTRUMENTOS DE MEDIDA
Claudia Marcela Hurtado Franco
e-mail: cmhurtado@unicauca.edu.co
Angela Dayana Mejía Mejía
e-mail: admejia@unicauca.edu.co
Angélica María Patiño Sarria
e-mail: ampatino@unicauca.edu.co
Carlos David Vallejo Ruiz
e-mail: cardav@unicauca.edu.co
Universidad del cauca – Laboratorio instrumentos de medida.
.
	
1
Abstract: 
PALABRAS CLAVE: 
1. INTRODUCCIÓN
2. OBJETIVOS
· Aprender cómo realizar mediciones utilizando diferentes instrumentos de medida.
· Ser capaz de identificar qué instrumento de medición es el más adecuado dependiendo del objeto o característica a medir.
· Utilizar la teoría sobre tratamiento de datos para hacer un correcto análisis de los datos tomados dentro del laboratorio.
3. MARCO TEÓRICO
El tornillo micrométrico: Este instrumento de medición se basa en un simple tornillo que tiene muy fina su rosca y tiene marcado en su exterior, una escala numérica para realizar una medición con alta precisión. El tornillo micrométrico, tiene como función medir tanto a nivel interno, externo y de profundidad diferentes objetos, en su mayoría relacionados con la mecánica o las áreas industriales.
Pues, como es de saber es un instrumento que es completamente ajustable, es decir, se modifica para poder medir diferentes elementos y las variables necesarias, en escalas pequeñas.
El pie de rey o calibrador: Es un instrumento que nos permite hacer medidas de longitud mucho más precisas que la cinta métrica. 
Apreciación del pie de rey (Av): El nonio o escala móvil del pie de rey está destinado a lograr una mejor precisión en la medición que se realiza. Generalmente el nonio está graduado en 10 o 20 divisiones.
Error: Incerteza en la determinación de un resultado de una medición. 
Al hacer un manejo de ese error, lo que se pretende es obtener cotas o límites probabilísticos de estas incertezas, donde se intenta establecer un intervalo en el cual con cierta probabilidad se puede encontrar el mejor valor de la magnitud. 
Si por ejemplo deseamos medir una longitud, debemos hacer varias repeticiones de la medición bajo las mismas condiciones, a fin de obtener su valor medio y poder encontrar su incertidumbre .
Precisión: asociado a la sensibilidad o menor variación de la magnitud que se puede detectar con dicho instrumento o método, por lo tanto, decimos que: 
· Un tornillo micrométrico es más preciso que una regla.
· Un cronómetro es más preciso que un reloj común.
Exactitud: de un instrumento o método de medición, está asociada a la calidad de calibración del mismo, respecto a patrones de medida aceptados internacionalmente, por ejemplo: 
· Una balanza descalibrada
Valor medio x̅: El valor medio se adopta como la mejor estimación del valor verdadero, y viene dado por:
 (1)
El error cuadrático: De acuerdo con la teoría de Gauss de los errores, que supone que estos se producen por causas aleatorias, se toma como la mejor estimación del error, el llamado error cuadrático definido por: 
 . (2) 
Error relativo porcentual:
Los errores de los que hemos estado hablando hasta ahora son los errores absolutos. El error relativo se define como el cociente entre el error absoluto y el valor medio. Es decir: 
 = (3)
Para efectos de determinar si sus datos experimentales pueden ser aceptados o no, se debe calcular el error relativo porcentual, el cual refleja el porcentaje de error en sus datos experimentales y si este supera un 10% significa que no pueden ser aceptados y se debe repetir la práctica experimental, tratando de identificar cuáles pudieron ser las posibles fuentes de error y las posibles causas que llevaron a ello, de manera que al repetir la práctica, se puedan obtener datos con menos porcentaje de error. 
(%) = * 100% (4)
El error relativo es un índice de la precisión de la medida. Es normal que la medida directa o indirecta de una magnitud física con aparatos convencionales tenga un error relativo del orden del uno por ciento o mayor.
4. LISTA DE MATERIALES
∙ Pie de Rey
∙ Tornillo Micrométrico 
∙ Varilla Metálica 
∙ Esfera
. Calculadora
. Lápiz y lapiceros
. Borrador
. Hojas
5. DESARROLLO PROCEDIMENTAL
 
Verificamos el estado y funcionamiento de cada uno de los materiales entregados por el laboratorista.
Identificamos la precisión de cada uno de los instrumentos de medida entregados y procedemos a hacer uso de los dos objetos de medida que tenemos, de esta forma, con cada objeto tenemos dos grupos de datos, ya que usamos cada objeto en el sistema inglés y en el sistema métrico, así obtenemos 4 grupos de datos en total, plasmados en las tablas 1, 2, 3 y 4. 
En seguida, explicamos cómo usar los dos instrumentos de medición en el sistema métrico y realizamos los siguientes pasos:
Procedimiento para usar el tornillo micrométrico en mm:
- Colocamos la pieza a medir sobre los topes.
- Desplazamos el tambor y el nonio hasta ajustarse al tamaño de la pieza. Bloqueamos el seguro.
- Tomamos la parte de la regla en milímetros mirando el nonio sobre la línea fija.
- Tomamos la parte de precisión de la medición, mirando la línea del nonio que coincide con la línea central.
- La medida será la suma de los dos resultados anteriores.
Procedimiento para usar el pie de rey en cm:
- Colocamos la pieza a medir sobre los topes inferiores.
- Desplazamos el nonio hasta ajustarlo al tamaño de la pieza.
- Tomamos la parte entera en milímetros de la medición mirando la situación del 0 del nonio sobre la línea fija.
- Tomamos la parte decimal de la medición, mirando la línea del nonio que coincide con una división de la regla fija.
- Sumamos las dos medidas anteriores y así se obtiene la medida final.
Tabla 1. Datos tornillo micrométrico en pulgadas con lentejas
	Cantidad de datos 
	Primera aproximación (in)
	Segunda aproximación (in)
	Tercera aproximación (in)
	Aproximación total (in)
	
	0.1
	0.004
	0.0001
	0.1041
	
	0.075
	0.024
	0.0009
	0.0999
	
	0.075
	0.02
	0.0004
	0.0954
	
	0.1
	0.024
	0.0008
	0.1248
	
	0.075
	0.023
	0.0001
	0.0981
	
	0.075
	0.023
	0.0008
	0.0988
	
	0.1
	0.024
	0.0003
	0.1243
	
	0.075
	0.023
	0.0005
	0.0985
	
	0.075
	0.020
	0.0007
	0.0957
	
	0.075
	0.019
	0.0008
	0.0948
Tabla 2. Datos tornillo micrométrico en milímetros con lentejas
	Cantidad de datos 
	Primera aproximación (mm)
	Segunda aproximación (mm)
	Tercera aproximación (mm)
	Aproximación total (mm)
	
	2
	0
	0.22
	2.22
	
	2
	0.5
	0.15
	2.65
	
	2
	0.5
	0.45
	2.95
	
	2
	0
	0.30
	2.30
	
	2
	0.5
	0.47
	2.97
	
	2
	0.5
	0.30
	2.80
	
	2
	0
	0.48
	2.48
	
	2
	0
	0.59
	2.59
	
	2
	0.5
	0.20
	2.70
	
	2
	0.5
	0.19
	2.69
Tabla 3. Datos pie de rey en pulgadas con varilla
	Cantidad de datos 
	Primera aproximación (in)
	Segunda aproximación (in)
	Tercera aproximación (in)
	Aproximación total (in)
	
	0
	10/16
	0/128
	0.625
	
	0
	10/16
	0/128
	0.625
	
	0
	9/16
	7/128
	0.617
	
	0
	9/16
	5/128
	0.602
	
	0
	9/16
	6/128
	0.609
	
	0
	10/16
	1/128
	0.633
	
	0
	10/16
	1/128
	0.633
	
	0
	9/16
	6/128
	0.609
	
	0
	9/16
	7/128
	0.617
	
	0
	9/16
	8/128
	0.625
Tabla 4. Datos pie de rey en centímetros con varilla
	Cantidad de datos 
	Primera aproximación (cm)
	Segunda aproximación (cm)
	Aproximación total (cm)
	
	1.6
	0.095
	1.695
	
	1.6
	0.090
	1.690
	
	1.6
	0.095
	1.695
	
	1.6
	0.080
	1.680
	
	1.6
	0.085
	1.685
	
	1.6
	0.095
	1.695
	
	1.6
	0.090
	1.690
	
	1.6
	0.080
	1.680
	
	1.6
	0.080
	1.680
	
	1.6
	0.095
	1.695
6. RESULTADOS
Para este inciso realizaremos un tratamiento estadístico de datos con cada instrumento de medida con su respectivo sistema de medición.
TORNILLO MICROMÉTRICO EN PULGADAS:
1) Repetir n veces la operación de medida:
Ver Tabla1.
2) Obtener el valor medio , usando (1) tenemos:
3) Determinar el error cuadrático , usando (2) tenemos:
Dado que sabemos que el error cuadrático debe tener una cifra significativa, tomamos 
4) Comparamos el resultado del error cuadrático (0.004) con el error instrumental (0.0001) y tomamos en númeromayor.
5) Expresar el resultado de la forma correcta:
6) Calcular el error relativo porcentual, usando (4) tenemos:
 
TORNILLO MICROMÉTRICO EN MILÍMETROS:
1) Repetir n veces la operación de medida:
Ver Tabla2.
2) Obtener el valor medio , usando (1) tenemos:
3) Determinar el error cuadrático , usando (2) tenemos:
Dado que sabemos que el error cuadrático debe tener una cifra significativa, tomamos 
4) Comparar el resultado del error cuadrático (0.08) con el error instrumental (0.01) y tomamos el número mayor.
5) Expresar el resultado de la forma correcta: 
6) Calcular el error relativo porcentual, usando (4) tenemos:
 
PIE DE REY EN PULGADAS:
1) Repetir n veces la operación de medida:
Ver Tabla3.
2) Obtener el valor medio , usando (1) tenemos:
3) Determinar el error cuadrático , usando (2) tenemos:
Dado que sabemos que el error cuadrático debe tener una cifra significativa, tomamos 
4) Comparar el resultado del error cuadrático (0.003) con el error instrumental (0.008) y tomamos el número mayor.
5) Expresar el resultado de la forma correcta: 
6) Calcular el error relativo porcentual, usando (4) tenemos:
 
PIE DE REY EN CENTÍMETROS:
1) Repetir n veces la operación de medida:
Ver Tabla4.
2) Obtener el valor medio , usando (1) tenemos:
3) Determinar el error cuadrático , usando (2) tenemos:
Dado que sabemos que el error cuadrático debe tener una cifra significativa, tomamos 
4) Comparar el resultado del error cuadrático (0.002) con el error instrumental (0.005) y tomamos el número mayor.
5) Expresar el resultado de la forma correcta: 
6) Calcular el error relativo porcentual, usando (4) tenemos:
 
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Con lo visto anteriormente en el inciso 6) de resultados podemos notar que las medidas tomadas con pie de rey tanto en pulgadas como en centímetros tiene un porcentaje menor de error en comparación con las medidas tomadas con el tornillo micrométrico.
Así mismo, podemos notar que en las medidas realizadas con el tornillo micrométrico arrojan un error cuadrático mayor que el error instrumental, por su lado, en las medidas realizadas con pie de rey, la situación fue contraria, es decir, en este caso el error instrumental fue mayor que el error cuadrático.
8. CONCLUSIONES
Conclusiones Teóricas: A partir de los datos analizados en las tablas 1 y 2, y el tratamiento estadístico de datos realizado, se observa que para instrumentos como el tornillo micrométrico, el error relativo porcentual que este genera en pulgadas y en milímetros es muy similar, además, el error es relativamente pequeño por lo que se podría decir que es un instrumento que proporciona datos confiables 
Por otro lado, está el pie de rey, instrumento que se utilizó para la medición de varillas, en este caso se puede decir que este instrumento tiene mucha más confiabilidad en los datos que proporciona porque, aunque se midió un objeto diferente su error relativo porcentual tanto en pulgadas como en centímetros es muy pequeño, incluso más pequeño que el generado con los datos con el tornillo micrométrico.
Conclusiones Prácticas: Tanto los instrumentos como quien los maneja logran generar un porcentaje de error en casi cualquier medición, pero, si se utilizan los instrumentos de medida adecuados, se proporcionan datos más confiables 
Conclusiones Generales: Los instrumentos de medida son de suma importancia para facilitar algunas mediciones, pero para ello es importante saber cómo funcionan y cuáles se adecuan mejor para ciertos objetos, así se obtendrán datos más confiables y precisos. 
9. BIBLIOGRAFÍA 
[1] Guía de Laboratorios de Física,
Departamento de Física, Universidad del
Cauca.