1° informe laboratorio de física - 050921 PDF

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁCENTRO REGIONAL DE CHIRIQUÍFACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIALLICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIALLABORATORIO DE FISICA MECANICA IINFORME # 1MEDICIONESGRUPO:RUBEN BONILLA 4-814-VICTOR PITTI4-774-PROFESOR:WILFREDO TEJEIRAGRUPO: 2II 1 12FECHA DE LABORATORIO: 31 DE AGOST...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ CENTRO REGIONAL DE CHIRIQUÍ FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL LICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE FISICA MECANICA I INFORME # 1 MEDICIONES

GRUPO: RUBEN BONILLA 4-814-196 VICTOR PITTI 4-774-182

PROFESOR: WILFREDO TEJEIRA GRUPO: 2II 112

FECHA DE LABORATORIO: 31 DE AGOSTO 2021 FECHA PARA ENTREGA: 7 DE SEPTIEMBRE 2021

II SEMESTRE 2021

INTRODUCCIÓN

Medir es contar, comparar una unidad con otra y del cual damos una valoración numérica a un objeto o fenómeno o en pocas palabras, podemos cuantificar. Todo lo que nos rodea, todo lo que existe tiene cantidad y se puede medir, pero estos valores no se pueden determinar al azar, por esto es necesario utilizar instrumentos especiales para cada atributo de aquello que queremos medir, así que existen parámetros o reglas que rigen estas cualidades. En el presente informe se exponen resultados de medidas con la utilización de instrumentos sugeridos por la guía de laboratorio, el uso de algunos de estos instrumentos son modo simulado por lo que reiteramos que las medidas probablemente no sean exactas como si utilizáramos el instrumento físico calibrado correctamente.

MEDICIONES

Objetivos • • •

Realizar el número de cifras significativas con el instrumento utilizado en un proceso de medición simulada. Relacionar el uso múltiplos y submúltiplos en las unidades longitud Establecer la diferencia entre medidas directas e indirectas en diferentes magnitudes de medidas.

MARCO TEÓRICO

El concepto de medición se define como la cuantificación de los atributos de un objeto o evento, que puede utilizarse para comparar con otros objetos o eventos. La medición es un proceso básico de la ciencia que se basa en comparar una unidad de medida seleccionada con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir, para averiguar cuántas veces la unidad está contenida en esa magnitud [1]. Las mediciones precisas son una parte fundamental de la física. Sin embargo, ninguna medición es absolutamente precisa. Siempre, hay una incertidumbre asociada con toda medición. Entre las fuentes más importantes de incertidumbre, aparte de las equivocaciones, están la precisión limitada de cualquier instrumento de medición, y la incapacidad de leer un instrumento más allá de alguna fracción de la división más pequeña que permita el instrumento [2]. Las observaciones y mediciones nos ponen en contacto directo con la naturaleza y, nos permiten obtener información necesaria para construir nuestros conocimientos. Es por ello que no debe perderse de vista que el criterio de la verdad, en Física, es la experiencia y por lo tanto las mediciones deben hacerse tomando las precauciones necesarias, de tal suerte que la escritura de las cantidades medidas reflejen la exactitud del proceso de medición Para este laboratorio usaremos tres formas diferentes para encontrar la magnitud de las variables físicas con las que trabajaremos: a. la medición directa b. la medición indirecta c. la determinación gráfica Medición directa es aquella que se realiza aplicando un instrumento o aparato para medir una magnitud, por ejemplo, medir una longitud con una cinta métrica, la velocidad de un auto leída con el velocímetro, la temperatura de un enfermo señalada por la columna de mercurio de un termómetro, la hora del día dada por un reloj.

La medición indirecta calcula el valor de cierta magnitud mediante una fórmula (expresión matemática), previo cálculo de las magnitudes que intervienen en la fórmula mediante mediciones directas. Por ejemplo: calcular el volumen de una habitación, la aceleración cuando se establece a partir de la ecuación a = ΔV/Δt si la velocidad y el tiempo fueron medidas directamente. La representación gráfica es la evolución del valor de cualquier variable física con respecto a otra variable fundamental mediante una gráfica construida con valores medidos directamente. Otra particularidad de las medidas directas es su repetitividad, que también se refleja en las medidas deducidas. Son repetibles las medidas directas cuando, al repetirse en las mismas condiciones, dan el mismo resultado, sin más límite que el impuesto por el intervalo de incertidumbre asociado a la lectura. Por otra parte, Las medidas directas o deducidas que no dan el mismo resultado para una misma magnitud, aunque esta provenga de situaciones que aparentemente no han cambiado, o que si lo han hecho no se pueden evitar, son llamadas no repetibles.

DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL Lea cuidadosamente la teoría y las instrucciones impartidas por el profesor y, proceda con calma a realizar la experiencia. Si es necesario, repita tantas veces como sea preciso aquellas partes que le ofrezcan dudas. Procedimiento Mida el largo del rectángulo proporcionado por el profesor con cada una de las reglas suministradas (mm, cm y dm). Anote sus resultados en la tabla 1 y, conteste las siguientes preguntas: a. ¿De qué número está completamente seguro, para cada regla? ¿Por qué? R/ De los números probablemente más seguros, es con la regla en milímetros, pues nos da un resultado más preciso, al contrario de cm y dm porque sus escalas son más grandes. b. ¿De qué número no puede estar completamente seguro, para cada regla? ¿Por qué? R/ No estamos seguros de las medidas en dm, porque sus líneas divisorias se deben determinar de manera incierta si hablamos de una medición no exacta. 2. Repita el mismo procedimiento anterior, pero midiendo el ancho del rectángulo. Anote sus resultados en la tabla 1, y conteste las siguientes preguntas: a. ¿De qué número está seguro, para cada regla? ¿Porqué? R/ Básicamente sucede el resultado para esta medición es la misma, tenemos más precisión en la regla de milímetro. b. ¿De qué número no puede estar completamente seguro, para cada regla? ¿Por qué? R/No hay seguridad en las líneas divisorias o las líneas más pequeñas, pero en la regla en dm.

REGISTRO DE DATOS Tabla 1: Regla en mm Largo Ancho 170 100

Regla en cm Largo Ancho 17 10

Regla en dm Largo Ancho 1.7 1.0

Exprese en metros la medida que obtuvo en los tres casos y anótelo en la tabla 2: Tabla 2: Regla mm expresado en m Largo Ancho 0.170 0.100

Regla cm expresado en m Largo Ancho 0.17 0.10

Regla dm expresado en m Largo Ancho 0.17 0.1

3. ¿Qué regla le permite tomar la medida más exacta según los datos de la Tabla 2? R/ La regla que nos permite tomar la medida mas exacta es la de milímetro. 4. Conteste las siguientes preguntas: a. ¿El hecho de que una medida sea más exacta que otra está expresada de alguna manera en la respuesta? R/ Probablemente si, pues en el caso de mm y cm tenemos prácticamente más cifras significativas. b. ¿Cuántas cifras significativas tienen las medidas tomadas para cada regla, según los datos de la tabla 1? regla en dm: 2 regla en cm: 2 regla en mm: 3 5. ¿Qué diferencia existe ente estas dos medidas: 48 cm y 48,0 cm? R/ Su diferencia esta en la cantidad de cifras significativas, pero en la medida 48,0 es un indicativo que puede existir otra porción de medida mas pequeña haciendo que esta sea más exacta. 6. Determine el perímetro del rectángulo con los datos obtenidos en la tabla 2, y anótelo en la tabla 3. Perímetro de un rectángulo: 2*largo + 2*Ancho Perímetro en metros con medidas mm: 2*(0.170+0.100) = 0.540 m Perímetro en metros con medidas cm: 2*(0.17 + 0.10) = 0.54 m Perímetro en metros con medidas dm: 2*(0.17 + 0.1) = 0.54 m

Tabla 3: Regla en mm Largo Ancho 170 100 Perímetro: 540

Regla en cm Largo Ancho 17 10 Perímetro: 54

Regla en dm Largo Ancho 1.7 1 Perímetro: 5.4

7. Evalúe la validez de las operaciones realizadas en la tabla 3: a. ¿La suma de una cifra incierta con otra incierta qué tipo de cifra produce? R/ El resultado sigue siendo incierto. b. ¿La suma de una cifra cierta con otra cierta qué tipo de cifra produce? R/ Produce una cifra cierta. c. ¿La suma de una cifra cierta con una cifra incierta qué tipo de cifra produce? R/ Aplicando un concepto lógico, nos produce un resultado incierto. 8. Aplique estas observaciones de la suma de cifras significativas y deduzca el número de decimales que debiera llevar el perímetro que usted obtuvo con cada regla: R/ Para la regla en mm 0 decimales Para la regla en cm 2 decimales Para la regla en dm 1 decimal

9. ¿Cuál es el área del rectángulo? Utilice los datos de la Tabla 2 y determine el área de Tabla 4 Para el cálculo de área de rectángulo = largo * ancho (unidades metros cuadrados) Tabla 4: Regla mm expresado en m Largo Ancho 0.170 0.100 Área 0.017 m2

Regla cm expresado en m Largo Ancho 0.17 0.10 Área 0.017 m2

Regla dm expresado en m Largo Ancho 0.17 0.1 Área 0.017 m2

10. Si cada medición corresponde a una forma ya sea directa o indirecta, defina el tipo de medición en cada uno de los siguientes casos a. En el caso del largo del rectángulo: medición directa b. En el caso del ancho del rectángulo: medición directa c. En el caso del perímetro: medición indirecta d. En el caso del área: medición indirecta

11. Envuelva estrechamente el alambre en un lápiz, haciéndole varias vueltas. Complete la tabla 5 Tabla 5: N° de vueltas 10 15 20

Ancho en la parte enrollada mm 7 9 12

Diámetro estimado mm 8 9 8

12. ¿En qué caso es más confiable la medida del diámetro? ¿Porqué? R/ Es más confiable cuando se mide en las 10 vueltas, pues se tiene mas control al sostener el cable porque es menos cantidad de vueltas. 13. Con las medidas obtenidas anteriormente, el promedio del diámetro es: Diámetro promedio: (8 + 9 + 8) / 3 = 8.33 mm 14. Su profesor le suministrará varios objetos, ensaye a medirlos con el instrumento más apropiado. (Micrómetro, Vernier o el Metro) y complete la tabla 6 Tabla 6: Objeto esfera Bloque de hierro cilindro vaso Perdigón de plomo

Magnitud a medir cm cm cm cm mm

Instrumento utilizado Pie de rey 0.01 cm Pie de rey 0.01 cm Pie de rey 0.01 cm Pie de rey 0.01 cm Micrómetro 0.01 mm

Valor medido 2.1 cm 2.27 cm 2.27 cm 3.96 cm 5.23 mm

ANÁLISIS

¿Qué es medir? R/ Medir es determinar un valor numérico, este puede ser de longitud, extensión, magnitud de un objeto o fenómeno para comparar con una unidad similar establecida que se toma como referencia. ¿De qué depende el número de cifras significativas que aparecen en una medición? R/ El número de cifras significativas depende del tipo de instrumento utilizado, entre más cifras significativas mejor para obtener un valor más exacto, sin embargo, cuando el uso de cifras significativas debe ser justificable. Estas cifras aportan información útil que se pueden comparar con instrumentos que realizan el mismo propósito y determinar cuánto error existe.

¿Cómo define el concepto de incertidumbre en una medición? R/La incertidumbre es un parámetro que corresponde a la toma de una medida, del cual podemos indicar que se trata de un rango del (más o menos) con respecto a la medida que hemos tomado, en pocas palabras está muy asociada y se caracteriza por tener valores dispersos.

RECOMENDACIONES

Por el hecho de estar en situación de pandemia en este 2021, los simuladores virtuales no son los más apropiados para tomar datos a objetos reales, sin embargo, son muy buenos para aprender a como medir con ellos, además de estar fácilmente al alcance de todos aquellos que quieran saber utilizarlo en la escala que sea. Se recomienda que cada estudiante vaya más allá en la exploración de instrumentos virtuales, para su aprendizaje y no solamente con la enseñanza dadas en clase, ser autodidacta es adquirir conocimiento extra.

CONCLUSIONES

Hemos de concluir que las cifras significativas son importantes en la medición de cualquier tipo de instrumento, porque su valor aporta un aproximado de mas exactitud en la toma de datos. También vale destacar la importancia que los instrumentos se encuentren bien calibrados para que no haya errores en los datos. Es importante saber el uso correcto de cada instrumento, estar atento al tipo de escala utilizada y que las unidades sean las adecuadas, el buen uso del instrumento aporta mejor toma de datos y el error es mínimo. Aplicamos el concepto de medida directa, claro si fuera de manera física, para la toma de medidas a diferentes objetos. En cada escala de longitud, sus líneas divisorias nos aportan datos en la medición con la cual cada decimal cuenta, de esta manera la exactitud se asemeja mas a la realidad a la hora de plasmar esas medidas a números dentro de cada tabla.

GLOSARIO

1. Cifras significativas: Las cifras significativas de un número son aquellas que tienen un significado real y, por tanto, aportan alguna información. Toda medición experimental es inexacta y se debe expresar con sus cifras significativas. 2. Medición: determinar mediante instrumentos o mediante una relación o fórmula previa un resultado dentro de los parámetros escogidos. 3. Unidades de longitud: es un concepto métrico definible para entidades geométricas sobre las que se ha definido una distancia. 4. Medidas directas: se utilizan instrumentos de medición como los calibradores vernier, los micrómetros y las máquinas de medición por coordenadas, para medir las dimensiones del objeto directamente. 5. Medidas indirectas: calculan el valor de la medida mediante una fórmula (expresión matemática), previo cálculo de las magnitudes que intervienen en la fórmula por medidas directas. 6. Incertidumbre de medición: es una cota superior del valor de la corrección residual de la medida. También puede expresarse como el valor de la semi-amplitud de un intervalo que se extiende a un lado y al otro del valor resultante de la medida, que se entiende como el valor convencionalmente verdadero. 7. Magnitud: es una cantidad medible de un sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. 8. Instrumentos de precisión: se refiere al grado de cercanía que presentan los resultados obtenidos a partir del control de las mismas condiciones. 9. Vernier: El vernier, también llamado pie de rey, es un instrumento de medición que nos permite tomar medidas de longitud mucho más precisas. Está constituido por un par de reglas, una fija y una deslizante, y unos topes que facilitan la medida de dimensiones exteriores, dimensiones interiores y profundidades de objetos. 10. Micrómetro: Un micrómetro, también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros y de milésimas de milímetros.

REFERENCIAS

[1] disponible en línea: https://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3n [2] DOUGLAS GIANCOLI, Física para ciencias e ingenierías, 4ta edición, pág. 4 Uso de micrómetro virtual, disponible online: http://amrita.olabs.edu.in/?sub=1&brch=5&sim=156&cnt=4 ALVARENGA, BEATRIZ, MAXIMO ANTONIO, Física General, segunda edición Harla, México, D.F. 1976 GENZER, IRWIN, YOUNGER, PHILLIPS. Laboratorio de Física, primera Edición, Publicaciones Culturales México, D.F. 1972 HILL, FAITH, STOLLBERG, ROBER. Laboratorio de Física. Fundamentos y fronteras, Tercera Edición Publicaciones Culturales, México D.F. 1978.

ANEXOS Medidas del rectángulo

Medidas de rectángulo

Regla de cartón decímetro

Toma de medida directa

15 vueltas de cable

MEDIDAS CON INSTRUMENTOS VIRTUALES OBJETOS MEDIDOS CON PIE DE REY

vaso

Bloque de hierro

Esfera

Cilindro

OBJETOS MEDIDOS CON MICROMETRO

Perdigón de plomo...