Informe de la práctica del cálculo de la densidad de la plastilina PDF

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Summary

En este informe podemos encontrar los pasos detallados para una metodología de determinación de la densidad de la plastilina apta para llevarse a cabo en laboratorios con recursos escasos, con un minucioso análisis de los resultados y una conclusión pertinente....

Description

Ana Calvo Llarandi. 1º Bach IB 30/09/2019

¿ES LA MASA DE LA PLASTILINA DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A SU VOLUMEN? El propósito de esta práctica será verificar si entre la masa y el volumen de la plastilina hay una relación de proporción directa o no, es decir, si a medida que aumenta su masa aumentará su volumen. ANTECEDENTES:  Esta práctica se rige a la demostración práctica de la ecuación de la densidad

densidad =

masa volumen

Para entender esta práctica es necesario tener presentes tres conceptos los cuales son los referidos anteriormente: - Masa: es la magnitud con la que se expresa la cantidad de materia que compone un cuerpo. Esta se expresa en el SI en kilogramos. - Volumen: es la magnitud que nos indica la cantidad de espacio en tres dimensiones que abarca un cuerpo. El cual se expresa en el SI en decímetros cúbico.esta magnitud deriva de la longitud, ya que se haya a través de la longitud, la altura y el ancho del cuerpo. Dependiendo del cuerpo usaremos una fórmula u otra para calcular el volumen. - Densidad: es la relación que hay entre la masa y el volumen de un cuerpo.

HIPÓTESIS: Espero que este proyecto confirme la cuestión que se plantea en un principio, demostrando que si el valor numérico de la masa de la plastilina aumenta efectivamente su volumen hará lo mismo. En el caso de que los datos no proporcione una línea perfectamente recta será por los posibles errores e incertidumbres tanto aleatorios como sistemáticos que nos podamos encontrar durante la realización de la experimentación.

1

DESCRIPCIÓN DE VARIABLES Variable independiente (datos que van a cambiar).

masa

Variable dependiente (datos que estamos midiendo).

volumen

Variable controlada (las condiciones que debe de haber durante el experimento, las cuales debe ser en cada repetición las mismas).

En este experimento no ha tenido mucha relevancia esta variable ya que no hemos preparado un ambiente específico para llevarlo a cabo pero un ejemplo podría ser la temperatura de la plastilina.

* Nos encontramos en un caso donde al igual que el volumen depende de la masa, puede ser viceversa, donde la masa depende del volumen pues ambas dependen de la otra, es por ello que decidiré asignar la masa como la variable independiente.

MATERIALES El material que ha sido medido y pesado es plastilina infantil de color azul, sin embargo, los aparatos de medición han sido los siguientes: · Calibrador de vernier; con él seremos capaz de medir décimas de milímetro con una incertidumbre de ± 0.1mm. Lo utilizaremos para medir el diámetro de la esfera de plastilina que hagamos. · Balanza digital de laboratorio; la utilizaremos para pesar la masa de las bolas de plastilina y así conocer su peso. La incertidumbre de este aparato será de 0.1g.

PROCEDIMIENTO Primeramente cogeremos distintas cantidades de plastilina y con ella crearemos tres esferas de tamaños distintos con la forma más regular posible. Cuando tengamos nuestras tres esferas tomaremos medias de ellas y las anotaremos. Serán pesada con la balanza digital (con una vez es suficiente) y mediremos su diámetro con el calibrador de vernier, de esta medida tomaremos tres datos por esfera mínimo. Cuando apuntemos los datos es importante no olvidarnos de apuntar la incertidumbre de los instrumentos.

2

RECOPILACIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS Estos datos han sido recopilados en septiembre de 2019.

Una vez recogidas las medidas, teníamos dos maneras de procesar los datos; la primera de ellas sería con el diámetro de cada esfera hacer una media y con esta calculamos el volumen de cada una dividiendo la longitud entre dos (para obtener así el radio) y poder aplicar la fórmula V = ⁴⁄₃πr³. De este modo ya tendremos las medidas de la masa y el volumen de las tres esferas. Sin embargo, nosotros decidimos calcular además de una media con los distintas medidas de cada diámetro de cada esfera, calculamos el diámetro al cubo, y su diámetro máximos y mínimo nuevamente al cubo. La razón por la que hemos hecho esto es la siguiente:

f=

masa volume

=

m 4 d3 3 π· 3

=

m 4 π· 1 ·d3 3 8

=

m 4 ·π·d3 24

=

6 m · π d3

= f

2 Esta es la demostración de que comparar la masa con el volumen es similar a hacerlo con el diámetro al cuadrado pues es lo mismo pero sin haber sido multiplicado por la constante π6 , y como todos los diámetros serían multiplicados por la misma constante (por eso es una constante) el valor numérico cambiaría igual en todos los datos del volumen, pero la diferencia de las medidas entre una esfera y otra es la misma que eso es lo importante.

RESULTADOS Hemos creado una gráfica con los datos de densidad media como variable dependiente y la masa como variable independiente y este ha sido el siguiente resultado:

3

CONCLUSIÓN Y EVALUACIÓN Como podemos ver en la gráfica, efectivamente el volumen es proporcionalmente directo a la masa de la esfera pues a la vez que aumenta la masa con ella lo hace el volumen, afirmando la pregunta que se estableció en un primer momento y en la que se basa esta práctica, y corroborando así la hipótesis planteada. Por otro lado hemos de resaltar que la ordenada en el origen no se encuentra en la coordenada (0,0) y los distintos puntos no están exactamente en la línea de tendencia, sin embargo, su margen de error si que lo hace, esto puede haber ocurrido por dos razone: La primera, a causa de errores aleatorios en la medición de los datos como haber calibrado mal la balanza, sin embargo es un error que descartamos ya que fuimos muy cuidadosos en ello y nos aseguramos de no haber pasado por alto ninguno de estos errores. La segunda causa es por los errores sistemáticos (y efectivamente así ha sido), es decir, con la exactitud y precisión de los datos obtenidos, porque por ejemplo la masa de las esferas con medirla una única vez es suficiente ya que la pesa de laboratorio es muy precisa y exacta (probamos a pesar la misma esfera tres veces y obtuvimos el mismo resultado), sin embargo, el diámetro es conveniente medirlo cuantas más veces mejor para hacer una media mucho más exacta ya que las esferas con las que estamos trabajando son artesanales y por ello imperfectas. Además esto responde a la pregunta de ¿por qué hay datos que deben ser medidos más veces que otros? Ahora responderemos a ¿ qué podemos hacer para mejorar los datos del experimento? Uno de los factores que más altera el resultado de esta práctica como ya he mencionado es la imperfección de las esferas, es por ello que los datos mejorarían si las esferas las construyese una máquina especializada en ello. Si volviésemos a realizar el experimento sería conveniente la obtención de mayor número de datos, por ello la próxima vez se realizará con un mayor número de esferas y tomando más medidas de su diámetro.

BIBLIOGRAFÍA Thinkib.net. (2019). IB Physics: Activity: Measurement and uncertainty. [online] Available at: https://www.thinkib.net/physics/page/21581/activity-measurement-and-uncertainty [Accessed 30 Sep. 2019]. Es.wikipedia.org. (2019). Masa. [online] Available at: https://es.wikipedia.org/wiki/Masa [Accessed 30 Sep. 2019]. Rubric rating submitted on: 13/10/2019 23:27:20 by [email protected]

Exploració

6

5

4

3

2

1

0

-Identificar

Supera la

-

Supera la

-

No alcanza

No alcanza

4

n Your score: 4

el tema y hacer una buena pregunta descrita con claridad -Informaci ón de referencia totalmente adecuada y pertinente, que ayuda a comprende r el contexto -Metodolo gía: considera todo lo que afecta a la pertinencia , fiabilidad y suficiencia de los datos -Muestra completa conciencia sobre cuestines sobre seguridad, ética y medio ambiente de la metodologí a

descripció n del 4 pero no llega a la del 6

Identificar el tema y describir la pregunta, pero esta no está totalmente centrada Informació n de referencia mayorment e adecuada y pertinente, ayuda a comprende r el contexto Metodolog ía mayorment e adecuada, pero con limitacione s (solo considera algunos factores que influyen en la pertinencia , fiabilidad y suficiencia de los datos) - Cierta conciencia de cuestiones de seguridad,

descripció n del 2, pero no llega a la del 4

Identificar el tema y plantear una pregunta no bien centrada

el 2, pero incluye parte de sus logros

ninguno de los otros niveles

Informació n de referencia superficial o poco pertinente que no ayuda a comprende r el contexto Metodolog ía poco adecuada, considera pocos factores importante s para pertinencia , fiabilidad y suficiencia de los datos Conciencia limitada sobre las cuestiones de seguridad, éticas y medioambi entales de la metodologí a

5

éticas o ambientale s relacionad as con la metodologí a Análisis Your score: 4

- Datos brutos suficientes a nivel cuantativo y cualitativo para respaldar una conclusión detallada y válida Procesami ento de datos: adecuado y con precisión suficiente para que la conclusión sea coherente Incertidum bre en mediciones : se tiene en cuenta su efecto de forma completa y adecuada Interpretar correctame nte los

Supera la descripció n del 4 pero no llega a la del 6

- Datos brutos pertinentes pero incompleto s que respaldan un conclusión simple o parcialmen te válida Procesami ento de datos: adecuado y suficiente, pero con importante s imprecisio nes o incoherenc ias (aunque lleve a una conclusión válida a grandes rasgos) Incertidum bre en mediciones : se toma en consideraci ón de manera

Supera la descripció n del 2, pero no llega a la del 4

- Datos brutos pertinentes insuficient es para respaldar un conclusión válida

No alcanza el 2, pero incluye parte de sus logros

No alcanza ninguno de los otros niveles

Procesami ento básico de datos impreciso e insuficient e para una conclusión válida Incertidum bre en mediciones : apenas se toma en consideraci ón - Datos procesados : se interpretan de manera incorrecta o insuficient e y la conclusión no es válida o es

6

datos procesados , sacando una conclusión completam ente válida y detallada

Evaluación /conclusio nes Your score: 5

- Describir y justificar la conclusión (que es totalmente pertinente a la pregunta y respaldada por los datos) - Describir y justificar la conclusión con una comparaci ón pertinente con el consenso científico aceptado - Discutir puntos fuertes y débiles de la investigaci ón y la metodologí

limitada

muy incompleta

- Los datos procesados se interpretan para sacar una conclusión válida a grandes rasgos, pero incompleta o limitada Supera la descripció n del 4 pero no llega a la del 6

- Describe una conclusión pertinente y respaldada por los datos - Describe una conclusión con una cierta comparaci ón pertinente con el contexto científico aceptado - Describe puntos fuertes y débiles de la investigaci ón (limitacion es de datos y fuentes de error). Muestra

Supera la descripció n del 2, pero no llega a la del 4

- Resume una conclusión que no es pertinente o que no está respaldada por los datos

No alcanza el 2, pero incluye parte de sus logros

No alcanza ninguno de los otros niveles

- Hace una comparaci ón superficial de la conclusión con el contexto científico aceptado - Resume los puntos fuertes y débiles, y se limita a exponer cuestiones prácticas o de procedimie nto que se han

7

a; demuestra clara comprensi ón de las cuestiones metodológi cas - Se discuten sugerencia s pertinentes y realistas para la mejora y ampliación de la investigaci ón Comunicac ión Your score: 3

cierta conciencia de cuestiones metodológi cas

seguido - Resume muy pocas sugerencia s realistas y pertinentes para mejorar o ampliar la investigaci ón

- Se describen algunas sugerencia s realistas y pertinentes para mejorar y ampliar la investigaci ón

Presentaci ón clara. Los errores no obstaculiza n la comprensi ón de objetivo, proceso y resultados - Informe claro y bien estructurad o: Objetivo-> Proceso -> Resultados se muestran de forma coherente - Informe pertinente

Supera la descripció n del 2, pero no llega a la del 4

Presentaci ón poco clara, dificulta comprende r objetivo, proceso y resultados

No alcanza el 2, pero incluye parte de sus logros

No alcanza ninguno de los otros niveles

- Informe poco claro y mal estructurad o: Objetivo -> Proceso -> Resultados se muestran incoherent es o desorganiz ada Informació n

8

y conciso -> facilita comprensi ón rápida - Uso adecuado de convencio nes y terminolog ía. Los errores no dificultan la comprensi ón

inadecuada o no pertinente que dificulta la comprensi ón de Objetivo, Proceso y Resultados - Muchos errores en el uso de convencio nes y terminolog ía específicas

Comments: Exploración: bien planteada la pregunta principal, pero no las otras (que sin embargo sí has incluido en las conclusiones). Buena información de referencia para describir el problema, aunque sería mejor incluir la con citas concretas. ¿Por qué es suficiente pesar una vez las bolas? (eso lo tienen que decir los datos) Análisis: el procesado de los datos es correcto, pero hay errores muy importantes en la gráfica: las barras de error no son las que has calculado (sobre todo las de la masa). Y tampoco has calculado el valor final de la densidad de la plastilina con su error correspondiente, que era el objeto fundamental de la práctica Evaluación: al no sacar el valor de la densidad no has podido compararlo con el consenso científico, y la conclusión queda un poco pobre, pero la discusión de los puntos fuertes y débiles de la práctica es buena. Podías haber aportado más sugerencias para mejorar los resultados Comunicación: la estructura del texto y las fases del experimento son claras. Sin embargo, falta un poco de concisión y precisión en el lenguaje empleado, que hacen que algunas explicaciones sean un poco liosas. La organización visual de la información también podria mejorar un poco cuidando la uniformidad de formatos y tamaños. Hay algunos errores gramaticales y ortográficos que no son graves pero dificultan un poco entender las cosas

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