Práctica 1 mediciones mecánica

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA 
QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Laboratorio de Mecánica Clásica.
Practica N°1
“Mediciones” 
Grupo: 1IM13                                                                           Equipo N°5 
Integrantes: 
Juárez Rodríguez Ludwin Antonio 
López Martínez Diego Guadalupe 
López Ruiz Leonardo
Mendoza Juárez Luis Daniel 
Profesores – Magallanes Galán Diana
 Cosmes López Liliana Janet  
Fecha de entrega: 23/08/2018. 
I. OBJETIVO GENERAL: 
El alumno será capaz de aplicar el método de medición directa e indirecta, así como identificar y diferenciar los tipos de errores existentes en las mediciones, utilizando diversos instrumentos de medición.
OBJETIVO (COMPETENCIA): 
Esta competencia pretende desarrollar el pensamiento científico en los alumnos, a través de la observación, la experimentación, el análisis y la argumentación, promoviendo el uso de las habilidades necesarias para llevar acabo la aplicación de los conocimientos, adquiridos teórica y experimentalmente, en situaciones reales.
II.OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1.- Reconocer la importancia de utilizar técnicas, aparatos e instrumentos de medición adecuados. 
2.- Utilizar diferentes instrumentos de medición para determinar una serie de medidas de manera directa. 
3.- Comparar tres instrumentos de medición que el alumno seleccione, para determinar el más preciso utilizando el método de incertidumbre relativa. 
4.- Identificar los errores que se presentan al realizar las mediciones, para evitarlos. 
5.- Reconocer la importancia de poder calcular diferentes cantidades físicas por el Método de medición indirecta (a partir de otras cantidades medibles). 
6.- Utilizar diferentes instrumentos de medición para determinar el valor de diferentes cantidades físicas de manera indirecta.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Antecedentes históricos
Hace siete mil años eran utilizadas distintas unidades de medida, podemos considerar que la historia del Sistema Internacional de Unidades comienza en la Francia de finales del siglo XVIII, en plena época revolucionaria. Lavoisier fue miembro (si bien más tarde sería expulsado) de la Comisión de Pesos y Medidas encargada de definir las bases del sistema métrico y se refirió al estudio de la unificación del sistema de pesos y medidas. En dicha Comisión se integraron otros grandes científicos como Laplace, Coulomb y Lagrange. En 1790 la Académie des Sciences decide establecer una unidad para medir la longitud que llamará metro (del término griego nέxtqo, metron, que significa medida) y que se debería basar en algún hecho de la naturaleza. Entre otras alternativas, se decidió que fuera la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre.[footnoteRef:1] [1: Pinto, G. (2012). Sistema Internacional de Unidades: resumen histórico y últimas propuestas. España: Real Sociedad Española de Química] 
Medición: La medición es un proceso inherente y consustancial a toda investigación, sea ésta cualitativa o cuantitativa.[footnoteRef:2]
Medición directa: Son aquellas que resultan de la comparación de cierta cantidad física con una cantidad conocida o estandarizada, esto implica, un instrumento de medida.
Medidas indirectas: Son aquellas que resultan del cálculo de un valor como una función, haciendo uso para ello de medidas directas.[footnoteRef:3]
Unidad: Es el patrón con el que se mide determinada magnitud.
Dimensión: Significa la naturaleza física de una cantidad o magnitud.
Error: Se utiliza frecuentemente con dos significados bastante diferentes. En algunos casos se utiliza para cuantificar la diferencia entre el resultado de una medida y el considerado como valor de la misma (valor verdadero, valor real o estándar) mientras que en otras se utiliza para denominar la incertidumbre del resultado de una medida, es decir, para cuantificar la imperfección del método e instrumento de medida empleado.[footnoteRef:4]
 [2: Coronado, J. (2007). Escalas de medición. Colombia: Corporación Universitaria Unitec] [3: Castillo, J. Laboratorio n°01 medidas directas é indirectas. Perú: Universidad nacional del santa] [4: Ruiz, M. (2010). Error, incertidumbre, precisión y exactitud, términos asociados a la calidad espacial del dato geográfico. España: UNIVERSIDAD DE JAÉN] 
Principales patrones de medición: 
Tabla 1.1.- Principales patrones de medición.
Sistemas de unidades:
• Sistema Internacional de Unidades (SI): El más usado. Sus unidades básicas son: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, la candela y el mol. Las demás unidades son derivadas del Sistema Internacional.
• Sistema métrico decimal: Primer sistema unificado de medidas.
• Sistema cegesimal (CGS): Sus unidades básicas son el centímetro, el gramo y el segundo.
• Sistema natural: En el cual las unidades se escogen de forma que ciertas constantes físicas valgan exactamente 1.
• Sistema técnico de unidades: Toma como magnitudes fundamentales la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura.
• Sistema anglosajón de unidades: Utilizado en algunos países anglosajones, aunque muchos de ellos lo están reemplazando por el SI.[footnoteRef:5] [5: Angustias, M. CURSO CERO DE FÍSICA: UNIDADES DE MEDIDA. España: Universidad Carlos III De La Madrid ] 
Unidades básicas y derivadas
UNIDADES BÁSICAS
El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas. Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes físicas definidas como básicas, a partir de las cuales se definen las demás:[footnoteRef:6] [6: Molina, J. Unidades básicas y derivadas. Recuperado 18/08/18 de http://fisica-javier.blogspot.com/p/unidades-basicas.html
] 
· 
	
Practica 1: “Mediciones”
14
· Longitud
· Masa 
· Temperatura 
· Tiempo 
· Intensidad 
UNIDADES DERIVADAS
Con esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas tomadas como básicas.
El concepto no debe confundirse con los múltiplos y submúltiplos, los que son utilizados tanto en las unidades básicas como en las unidades derivadas, sino que debe relacionarse siempre a las magnitudes que se expresan. Si estas son longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia o intensidad luminosa, se trata de una magnitud básica, y todas las demás son derivadas.
CLASIFICACION DE LOS DIFERENTES TIPOS DE ERRORES 
Error sistemático: aquel que es constante a lo largo de todo el proceso de medida y, por tanto, afecta a todas las medidas de un modo definido y es el mismo para todas ellas. Estos errores tienen siempre un signo determinado. 
Errores instrumentales (de aparatos); por ejemplo, el error de calibrado de los instrumentos.
Error personal: Este es, en general, difícil de determinar y es debido a las limitaciones de carácter personal. Como, por ejemplo, los errores de paralaje, o los problemas de tipo visual.
Errores de método de medida: Corresponden a una elección inadecuada del método de medida; lo que incluye tres posibilidades distintas: la inadecuación del aparato de medida, del observador o del método de medida propiamente dicho.
Errores accidentales: Son aquellos que se deben a las pequeñas variaciones que aparecen entre observaciones sucesivas realizadas por el mismo observador y bajo las mismas condiciones. Las variaciones no son reproducibles de una medición a otra y se supone que sus valores están sometidos tan sólo a las leyes del azar y que sus causas son completamente incontrolables para un observador.
Los errores accidentales poseen, en su mayoría, un valor absoluto muy pequeño y si se realiza un número suficiente de medidas se obtienen tantas desviaciones positivas como negativas. Pueden emplearse métodos estadísticos, mediante los cuales se pueden llegar a algunas conclusiones relativas al valor más probable en un conjunto de mediciones.[footnoteRef:7] [7: León Esteban. (2011). Laboratorio de bases físicas. Agosto 20, 2018, de Escuela del medio ambiente Sitio web: http://www.ugr.es/~esteban/earth/apuntesbasesfisicas/tr_err.pdf]Precisión: En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina precisión a la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo.[footnoteRef:8] [8: Huaroc Fernando. (2012). Vernier y Micrómetro. Agosto20, 2018, de UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Sitio web: https://es.scribd.com/doc/81617059/Vernier-y-micrometro.] 
Promedio: promedio (F1.1) se vincula a la media aritmética, que consiste en el resultado que se obtiene al generar una división con la sumatoria de diversas cantidades por el dígito que las represente en total.
F1.1.-Formula para calcular promedio
Desviación como concepto estadístico, que se refiere a Desviación media (F1.2)
Desviación estándar (F1.3)
F1.2 Formula para calcular
desviación media
F1.3- Formula para calcular desviación estandar
Incertidumbre: es el parámetro asociado con el resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al valor a medir. El valor de incertidumbre incluye componentes procedentes de efectos sistemáticos en las mediciones, debido a componentes que se calcula a partir de distribuciones estadísticas de los valores que proceden de una serie de mediciones y valores que se calculan a partir de funciones de densidades de probabilidad basadas en la experiencia u otra información.[footnoteRef:9] [9: INTI. (2013). Incertidumbre, Exactitud y Precisión en las mediciones.. Agosto 20, 2018, de Mediciones Meyca Sitio web: http://www.medicionesmeyca.com/?page_id=79
] 
INSTRUMENTOS DE MEDICION
Los instrumentos de medición tales como: nivel de burbuja, plomadas, calibradores con cuadrante, calibradores con vernier (nonio), calibradores de altura con vernier, calibradores de profundidad con vernier, calibradores deslizantes, calibradores de interiores y exteriores como también los micrómetros de interior y de exteriores, son usualmente usados por los mecánicos, existen más instrumentos de medición pero solo se nombrará los más cercanos al vernier y micrómetro.
El vernier  (1.1) es uno de los instrumentos mecánicos para medición lineal de exteriores, medición de interiores y de profundidades más ampliamente utilizados. Se creé que la escala vernier fue inventado por un portugués llamado Petrus Nonius. El calibrador vernier actual fue desarrollado después, en 1631 por Pierre Vernier.
Las principales aplicaciones de un vernier estándar son comúnmente: medición de exteriores, de interiores, de profundidades y en algunos calibradores dependiendo del diseño medición de escalonamiento.
 1.1.- Se muestra un Vernier en la imagen
El micrómetro (2.2) (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir con alta precisión del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra) las dimensiones de un objeto.
Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio.La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar.
1.2.- Se muestra un micrómetro señalando cada uno de componentes
Factores a tomar en cuenta al medir: Se debe considerar además si los factores externos pudieran afectar el resultado, tomando en cuenta que hay variables externas, algunas controlables y otras no, que deben ser identificadas de manera oportuna. También se debe tomar en cuenta que en ocasiones al leer un instrumento podemos cometer errores sistemáticos, los cuales habrá que identificar y corregir de manera inmediata. Hay otros errores que no pueden disminuirse, los errores aleatorios.[footnoteRef:10] [10: departamento de la facultad de química. (2011). Medidas y su incertidumbre. Agosto 20, 2018, de UNAM FAC. de QUI. ] 
La importancia de las mediciones en los avances cientificos y tecnologicos: la metrología tiene una estrecha relación con la tecnología, puesto que el ser humano ha ido creando artefactos que requieren de una medición para que cumplan con su función respectiva. La metrología es la ciencia de las medidas; en su generalidad, trata del estudio y aplicación de todos los medios propios para la medida de magnitudes, tales como: longitudes, ángulos, masas, tiempos, velocidades, potencias, temperaturas, intensidades de corriente. Por esta enumeración, es fácil ver que la metrología entra en todos los dominios de la ciencia.[footnoteRef:11] [11: Arriaga Fernando. (2012). La metrología en los procesos tecnológicos. Agosto 20, 2018, de Slide Share Sitio web: https://www.slideshare.net/Fernatocks/la-metrologia-en-los-procesos-tecnologicos-12693741] 
DIAGRAMA DE BLOQUES
Experiencia 1. Método de medida directa de longitud.
Determinar instrumento con mayor precisión.
Apreciar lectura hasta mínima graduación
Flexómetro. Micrómetro. Vernier.
Medir una pluma con:
Elaborar conclusiones y observaciones
Comparar resultados de incertidumbre
Aplicar método de incertidumbre
Experiencia 2. Método de medida directa de masa.
	Registrar resultados
Apreciar lectura hasta mínima graduación
Balanza granataria y balanza digital
Pesar una moneda con:
	
	
Experiencia 3. Método de medida directa de tiempo.
Apreciar lectura hasta mínima graduación
Cronómetro analógico y cronómetro digital
Tomar tiempo con:
Conocer el tiempo de caída de una moneda en una probeta.
	Registrar resultados
Experiencia 4. Método de medida indirecta.
	Identificar el problema
Elegir instrumento
Analizar el problema
Plantear modelo para trabajar.
Realizar medidas necesarias
	
EVIDENCIA BIBLIOGRAFICA
Referencia 1
Referencia 2
Referencia 3
Referencia 4
Referencia 5
Referencia 6
Referencia 7
Referencia 8
Referencia 9
Referencia 10
Referencia 11
Practica 1: “Mediciones”
5
 
Medir una 
pluma con: