MEI U1 A2 EMJT - ejercicio unidad 1 PDF

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ejercicio unidad 1...

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Universidad Abierta y a Distancia de México Ingeniería en Energías Renovables

Metrología e instrumentación Actividad 2. Error e incertidumbre Unidad 1 Introducción a la metrología e instrumentación Contenido

Docente ERASTO VERGARA HERNANDEZ

Alumno Emilio Alberto Jimenez Torres INTRODUCCIÓN...........................................................................................................................3 Instrucciones....................................................................................................................................3 Abril 2020 Desarrollo........................................................................................................................................5 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................5

EJERCICIOS...............................................................................................................................5 i) Describa los siguientes conceptos y ejemplifique................................................................5 ii) Resuelve los siguientes ejercicios de conversión de unidades:...........................................8 CONCLUSIÓN............................................................................................................................9 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................10

INTRODUCCIÓN Bienvenido(a) a la segunda actividad de la unidad 1, esta actividad tiene como propósito que analices y expliques los conceptos de un sistema de medición.

INSTRUCCIONES

1. Analiza el contenido la Unidad 1. Introducción a la metrología e instrumentación. 2. Apóyate en los libros que encontrarás en la sección de “Material de apoyo” de la plataforma. 3. Desarrolla y resuelve los siguientes ejercicios. Necesitas incluir el desarrollo detallado de cada uno de los ejercicios: i) Describa los siguientes conceptos y ejemplifique a)

Medir.

b)

Magnitud.

c)

Magnitud fundamental.

d)

Magnitud derivada.

e)

Mencione 4 normas internacionales de medición.

f)

Errores comunes al medir.

ii) Resuelve los siguientes ejercicios de conversión de unidades: a)

0.276 metros a pulgadas

b)

120 km/h a m/s

c)

25 m/s a km/h

d)

33 m/s a km/h

e)

32.62 ft a metro

f)

11 ft y 5 in al sistema internacional

g)

45°C a grados kelvin

h)

16 años 2 meses a segundos

i)

700 libra masa a kilogramos

j)

30 (lbf/in2) a N/m2

k)

1293 (g/cm3) a kg/m3

l)

4.62 (ft/s2) a m/min2

m)

2.13(lb/ft3) a (g/cm3)

iii) Resuelve los siguientes ejercicios de conversión de unidades: a)

7.85 ms a horas

b)

3200 µm a metros

c)

2.25 MPa a Pascales

d)

5 Toneladas a gramos

e)

0.056 km a milímetros

iv) Expresa en notación científica las siguientes magnitudes a) 7000000000000 metros b) 1560000000000 segundos c) 478000000000000000000 gramos d) 0.00034 segundos e) 0.00000564 pascales

v) Expresar las siguientes cantidades sin el prefijo o sufijo a) 400nm en m b) 2TB en bytes c) 378.25MPa en Pa d) 72MN en N e) 64GB en Bytes

4. Integra en un documento de texto los puntos 3 y 5 de la actividad. El cual debe cumplir los siguientes lineamientos: •

Portada de presentación

•

Desarrollo del punto 3

•

Una breve conclusión en máximo 1 cuartilla

•

Referencias bibliográficas en formato APA

DESARROLLO INTRODUCCIÓN En la actualidad existen gran cantidad de unidades para medir cada magnitud física. Esto es debido a que, por un lado, en determinadas regiones se usaban sus propias unidades lo que ha propiciado que existan gran número de ellas, y por otro, en ocasiones es necesario emplear unidades que nos permitan obtener valores más pequeños y con los que nos sea más sencillo trabajar.

En cualquier caso, la comunidad científica recomienda utilizar únicamente las unidades del Sistema Internacional y si nuestras magnitudes no se encuentran en este sistema, por lo general deberemos convertirlas a un valor equivalente. EJERCICIOS i) Describa los siguientes conceptos y ejemplifique a) Medir. Es el acto de comparar una cantidad determinada de algo con una unidad de medida, en donde se establece cuántas veces esta unidad ocupa un lugar dentro de dicha cantidad. Por definición, es el determinar la longitud, volumen, extensión, o capacidad de una cosa por comparación con una unidad de medida establecida que es utilizada como referencia, usualmente mediante algún instrumento graduado con dicha unidad. Un ejemplo muy común es el tomar medidas mediante un flexómetro que contiene unidades en cm y pulgadas.

b) Magnitud. Es todo aquello que se puede medir, que se puede representar por un número y que puede ser estudiado en las ciencias experimentales (que son las que observan, miden, representan, obtienen leyes, etc.). Para estudiar un movimiento debemos conocer la posición, la velocidad, el tiempo, etc. Todos estos conceptos son magnitudes. Para cada magnitud definimos una unidad. Mediante el proceso de medida le asignamos unos valores (números) a esas unidades. La medida es ese número acompañado de la unidad Por ejemplo en física la magnitud es la propiedad de los cuerpos con la que se mide y se determinan los tamaños y estándares de espacio (altura, superficie, peso, tiempo, temperatura, longitud. Este estudio se basa en una tabla de datos previamente establecido que contiene medidas estándares con las que compara el tamaño del producto actual con el «original» por decir medida estándar. c) Magnitud fundamental. Las magnitudes fundamentales por definición son magnitudes físicas que reciben ese nombre porque no pueden ser definidas en término de otras; es decir, son independientes y a partir de ellas se obtienen o derivan otras tantas magnitudes de distintas índoles. La Física estableció 7 magnitudes fundamentales de las que se pueden derivar todas las demás (magnitudes derivadas). A estas siete magnitudes fundamentales hay que añadir dos magnitudes complementarias: Ángulo plano y Ángulo sólido Magnitudes Longitud (x) Masa (m) Tiempo (t) Temperatura (T) Intensidad de corriente eléctrica (I,i) Intensidad luminosa (I) Cantidad de materia (mo) La longitud, por ejemplo, es una magnitud fundamental; mientras que la superficie no, pues viene definida en términos de longitud. Igualmente, no puede definirse la magnitud longitud en términos de la magnitud superficie.

d) Magnitud derivada. Las magnitudes derivadas son aquellas cuyas unidades que están en función de las existentes para las magnitudes fundamentales. Las unidades utilizadas en estas magnitudes son las recomendadas por el Sistema Internacional de Unidades (IU). Entre las

magnitudes derivadas tenemos las siguientes: la superficie, el volumen, la densidad, la fuerza, la aceleración, la velocidad, el trabajo, la concentración, la viscosidad, la presión, etc. A diferencia de las magnitudes fundamentales, las derivadas ayudan no solo a cuantificar las variables de un sistema físico, sino a describirlo y clasificarlo. Con estas se obtiene una descripción más específica de los cuerpos durante una acción o fenómeno físico Por ejemplo Superficie Unidad (SI) y en función de la unidad de magnitud fundamental, longitud: m2. Se obtiene la superficie de un cuadrado, elevando al cuadrado la longitud de un lado expresada en metros (m). Igualmente se hace lo mismo con la superficie de un triángulo, una circunferencia, un rombo, etc. Todas vienen expresadas en m2. Es una magnitud de tipo extensiva.

e)

Mencione 4 normas internacionales de medición.

La normalización nació para estandarizar productos y las diferentes pruebas que pueden aplicarse a un producto para garantizar ciertas características especificadas por el fabricante. TIPOS DE NORMAS ASME (American Society of Mechanical Engineers) Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. Es una asociación profesional, que además ha generado un código de diseño, construcción, inspección y pruebas para equipos. Entre otros, calderas y recipientes a presión. Este código tiene aceptación mundial y es usado en todo el mundo. Hasta el 2006, ASME tiene 120,000 miembros DIN (Deutsches Institut für Normung) ('Instituto Alemán de Normalización'). El Deutsches Institut für Normung e.V. (su marca empresarial es DIN), con sede en Berlín, es el organismo nacional de normalización de Alemania. Elabora, en cooperación con el comercio, la industria, la ciencia, los consumidores e instituciones públicas, estándares técnicos (normas) para la racionalización y el aseguramiento de la calidad. El DIN representa los intereses alemanes en las organizaciones internacionales de normalización (ISO, CEI, etc.). El DIN fue establecido el 22 de diciembre de 1917 como Normenausschuss der deutschen Industrie (NADI). El acrónimo DIN también ha sido interpretado como Deutsche Industrie Norm y Das Ist Norm. A través de la metodología empleada en la elaboración de las normas se pretende garantizar que sus contenidos correspondan con el «estado de la ciencia». La editorial Beuth-Verlag, relacionada con el DIN, se encarga de la venta y distribución de las normas editadas por el DIN y de las normas de otros organismos de normalización, tanto nacionales como extranjeros. Una norma DIN de uso habitual es la DIN 476, que define los formatos (o tamaños) de papel y que ha sido adoptada por la mayoría de los organismos nacionales de normalización de Europa.

ISO (International Organization for Standardization), La Organización Internacional para la Estandarización que nace después de la Segunda Guerra Mundial (fue creada el 23 de febrero de 1947), es el organismo encargado de promover el desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica. Su función principal es la de buscar la estandarización de normas de productos y seguridad para las empresas u organizaciones a nivel internacional. La ISO es una red de los institutos de normas nacionales de 157 países, sobre la base de un miembro por país, con una Secretaría Central en Ginebra, Suiza, que coordina el sistema. La Organización Internacional de Normalización (ISO), con base en Ginebra, Suiza, está compuesta por delegaciones gubernamentales y no gubernamentales subdivididos en una serie de subcomités encargados de desarrollar las guías que contribuirán al mejoramiento ambiental.

f) Errores comunes al medir. En la vida real cuando medimos cometemos errores; es decir, durante el proceso de medición se presenta una serie de factores sistemáticos y aleatorios más allá de nuestro control que nos impiden determinar el verdadero valor de la magnitud de la característica sometida a medición; por ejemplo, micro variaciones en la temperatura que provocan que los componentes del instrumento de medición se contraigan y se dilaten haciendo variar el resultado de la medición, micro variaciones en el flujo de aire, la presión atmosférica, el procedimiento utilizado, la habilidad del personal que realiza la medición, etcétera. Definimos entonces al error de la medición como la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la característica medida o mesurando. Dado que el valor verdadero no se puede determinar, en la práctica se usa un valor verdadero convencional o “valor de referencia” Podemos considerar 7 tipos de error como los siguientes: Error aleatorio, Error sistemático, Error despreciativo, Error significativo, Error por defectos en el instrumento empleado, Error causado por la persona que toma la medida, Error debido a las condiciones ambientales. En este ultimo, las temperaturas, el sonido y otros estímulos del ambiente también afectan las mediciones.

Por ejemplo, muchos materiales son propensos a variar en su longitud de acuerdo con el aumento y la disminución de la temperatura. Si se están haciendo mediciones con base en la intensidad del sonido, el ruido excesivo puede dar lugar a errores. En las balanzas, el polvo acumulado puede generar diferencias en las mediciones. En la mayoría de los casos, se tratará de errores despreciables.

ii) Resuelve los siguientes ejercicios de conversión de unidades:

a)

0.276 metros a pulgadas- 1m = 39.37” Por lo tanto 0.276 x 39.37= 10.866”

b)

120 km/h a m/s 1km/h = 0.2778 m/s Por lo tanto 120 x 0.2778 = 33.33 m/s

c)

25 m/s a km/h

d)

33 m/s a km/h 1 m/s = 3.6 km/h Por lo tanto 33 x 3.6 = 118.8 km/h

e)

32.62 ft a metro 1 pie = 0.3048 m Por lo tanto 33.62 x 0.3048 = 10.24 km/h

1 m/s = 3.6 km/h Por lo tanto 25 x 3.6 = 90 km/h

f) 11 ft y 5 in al sistema internacional 1 pie = 12” y 1” = 0.0254 m Por lo tanto 137”x 0.0254 m = 3.479 m g)

45°C a grados kelvin con la formula °C+273.15 45+273.15 = 318.15 K

h)

16 años 2 meses a segundos 1mes = 2628000 s Por lo tanto 194 x 2628000= 509,832,000

i)

700 libra masa a kilogramos 1 libra = 0.4536 kg Por lo tanto 700 x 0.4536 = 317.52 kg

j) 30 (lbf/in2) a N/m2 N/m2

1 (lbf/in2) = 6894.75 N/m2 Por lo tanto 30 x 6894.75 = 206842.77

k) 1293 (g/cm3) a kg/m3 kg/m3

1g/cm3 = 1000 kg/m3 Por lo tanto 1293 x 1000 = 1293000

l) 4.62 (ft/s2) a m/min2 1 ft/s2 = 1097.28 m/min2 Por lo tanto 4.62 x 1097.28 = 5069.43 m/min2 m) 2.13(lb/ft3) a (g/cm3) 1lb/ft3 = 0.016018 g/cm3 Por lo tanto 2.13 x 0.016018 = 0.034118 g/cm3 iii) Resuelve los siguientes ejercicios de conversión de unidades: a)

7.85 ms a horas

b)

3200 µm a metros 1 μm=1 ×10−6 m ∴3200 ×0.000001 m=3.2 × 10−3 m

c)

2.25 MPa a Pascales

1 MP=1 ×10 Pa ∴ 2.25 ×1000000 Pa =2.25 ×10 Pa

d)

5 Toneladas a gramos

1t =1000000 g ∴5 ×1000000 g=5× 10 g

e)

0.056 km a milímetros

−7

−7

6

4

1 km=1000000 mm∴ 0.056 × 1000000 mm =5.3× 10 mm

a) 7000000000000 metros

7 ×1012 m

b) 1560000000000 segundos

1.56 ×1012 s

c) 478000000000000000000 gramos

e) 0.00000564 pascales

6

6

iv) Expresa en notación científica las siguientes magnitudes

d) 0.00034 segundos

−6

1 ms=2.778 ×10 horas ∴7.85 ×2.778 10 horas=2.18 × 10 h

4.78 ×10 20 g

3.4 ×10−4 s 5.64 ×10−6 Pa

v) Expresar las siguientes cantidades sin el prefijo o subfijo a) 400nm en m

4 × 10−7 m

b) 2TB en bytes

2.1990 ×1012 bytes

c) 378.25MPa en Pa d) 72MN en N e) 64GB en Bytes

3.7825 × 108 Pa

7.2 × 107 N 6.8719 ×1010 bytes

CONCLUSIÓN En conclusión , Considero que las normas de medición son bastante útiles ya que facilitan la realización de productos y mas que eso ayudan a tener una mejor calidad siempre y cuando se respeten, es decir, no hacer mal uso de ellas. En esta investigación realizada se obtuvo el conocimiento de las diferentes normas de medición que rigen en la metrología y las diferentes normas que tiene cada país por decir algunas: ISO, NOM. DIN, JISC, etc. Además de su gran importancia que tienen en la industria. Por otra parte la conversión de unidades es la transformación de una cantidad, expresada en un cierta unidad de medida, en otra equivalente, que puede ser del mismo sistema de unidades o no. Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y las tablas de conversión. Frecuentemente basta multiplicar por una fracción (factor de conversión) y el resultado es otra medida equivalente, en la que han cambiado las unidades. Cuando el cambio de unidades implica la transformación de varias unidades se pueden utilizar varios factores de conversión uno tras otro, de forma que el resultado final será la medida equivalente en las unidades que buscamos

BIBLIOGRAFÍA

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Serway & Jewett. (2009). Física: para ciencias e ingeniería con Física Moderna. Volumen 2. (Séptima edición). Cengage Learning.

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