Consultar ensayos de calidad


Medida - materiales y métodos



Resumen.
En la realización de pruebas o experimentos se toman datos, estos pueden ser medidas. La medición es aquel proceso en el que se compara una magnitud física con una medida patrón, expresando cuántas veces éste lo contiene y al resultado obtenido se le conoce como medida. Para realizar medidas se utilizan diferentes tipos de instrumentos, y existen dos tipos de mediciones: directa, la cual se obtiene directamente del instrumento de medición; e indirecta, la cual se obtiene a partir de otras medidas hechas y mediante una fórmula matemática. Al realizar mediciones se tiene que tomas en cuenta muchos factores, como: condiciones ambientales, errores de observación, calibración e exactitud de los instrumentos utilizados, por eso debemos de tener en cuenta que al realizar una medición nuca obtendremos un valor exacto e inequívoco, sino que un valor aproximado al verdadero, y ha esa inexactitud se le denomina incerteza.



Palabras clave.
Medición, incerteza, error en la medición, nonio de carátula, micrómetro.

1. Introducción teórica.

Desde que el ser humano apareció en la Tierra, Por naturaleza es un ser en constante aprendizaje, el cual busca explicaciones de lo que pasa a su alrededor. Con la búsqueda de nuevos territorios para tener mejores condiciones de vida, comenzó la necesidad de medir distancias, tomando como referencia las jornadas solares, y patrones de medidas corporales, comopies, manos, etc.
Las unidades métricas han sido utilizadas durante largo tiempo en todos los asuntos cotidianos. El sistema métrico de unidades internacionalmente aceptado se llama Sistema métrico de unidades (SI), sus unidades básicas para la longitud, la masa y el tiempo, son respectivamente el metro, el kilogramo y el segundo. [1
Las mediciones científicas no son algo nuevo, sino que remontan a la antigüedad. Por ejemplo en el siglo II, a,C., se hicieron medidas bastante exactas del tamaño de la luna y el sol, así como la distancia entre ellos.[2] . Entonces la recolección de datos es atreves de la medición, la cual consiste en comparar lo que queremos medir con un patrón establecido, pero como sabemos al medir hay muchos factores que impiden que nuestra medición sea exacta, como por ejemplo: la precisión del instrumento, la exactitud al medir, así como también del objeto que se pretende medir. Al resultado de la medición se le denomina: medida. Existen dos tipos de mediciones, los cuáles son



Medición directa: son aquellas que a partir de la comparación de cierta unidad física desconocida con otra estándar de la misma naturaleza mediante la ayuda de un objeto de medida.[3]

Medición indirecta: resultan del cálculo cuando una magnitud es una función de una o más medidas directas.[3]

Todo esto no lleva a pensar que en cada medición hay ciertos errores, a los que en las ciencias se lesda el nombre de incertezas. La incerteza es el valor de los límites que puede tener una medición, Ninguna medición es absolutamente exacta. Es decir, que ninguna medición será totalmente inequívoca ya que siempre existen limitaciones tanto humanas como instrumentales. No es posible conocer el verdadero valor de una magnitud.

Medición directa: Al realizar una medición en varias ocasiones, se obtendrán diferentes resultados, ya sea por variaciones ambientales, o por causa del experimentador. Cada medida tiene asociada una incertidumbre, por ello podemos decir que una medición tiene tres elementos fundamentales: su valor más probable o valor medio, su incerteza asociada y sus correspondientes unidades. Cada resultado se expresa de la forma siguiente: xi ± Δxi
Para realizar una medición podemos elegir entre utilizar un instrumento analógico y un instrumento analógico y digital. Los instrumentos analógicos, que son aquellos que denotan una escala visible, puede darse el caso que al momento de llevar a cabo el proceso de medición, el instrumento marque una medida entre las líneas que separan la escala utilizada, entre los ejemplos de instrumentos analógicos tenemos: la cinta métrica y el barómetro de mercurio. En cambio, al realizar mediciones con instrumentos digitales no es posible hacer una valoración ya que el instrumento nos da la medida relacionada al acontecimiento dado.

Medición indirecta: Eneste tipo de medición se percibe el valor de una magnitud a través de la medición de otras que están vinculadas con la primera por medio de una expresión matemática de vínculo.
En repetidas ocasiones, es necesario tomar una misma medición varias veces y estimar como valor más probable al promedio de éstas:

(1

donde xi representa el resultado de cada medición y n es el número total de mediciones realizadas.

La precisión necesaria de una medida física necesita tanto de la naturaleza de la magnitud, como de su dimensión.
Entonces los errores que se presentan son

Error absoluto (ε): Es la desigualdad entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es mejor al valor real o mínimo (la resta sale positiva o negativa). [4
Error relativo (Ε): es la razón del error absoluto (ε) entre el valor exacto de la magnitud. [4
Errores sistemáticos: se originan por las imperfecciones de los métodos de medición. [4
Errores por puntos de apoyo: cuando se utilizan instrumentos de gran longitud debe tenerse cuidado en la forma en que se apoya el instrumento, ya que si no se realiza de la manera correcta puede provocar errores en la lectura. [4]
Errores ilegítimos o espurios: Son los errores que cometemos al agregar mal los números a las formulas o a las balanzas. [4]



2. Materiales y métodos.

En la prácticase utilizo el siguiente equipo
• 1 regla graduada hasta los mm
• 1 regla graduada hasta los cm
• 1 regla graduada hasta los dm
• Probeta graduada de 500 ml
• Muestra metálica
• 1 Vernier
• 1 Micrómetro
• 1 Bascula
Micrómetro: El micrómetro es una herramienta para tomar mediciones más precisas, que las que pueden hacerse con calibre. El rango de medición del micrómetro estándar está limitado a 25 milímetros (en el sistema métrico), o a una pulgada (en el sistema inglés).
Vernier o pié de rey: Es un instrumento de medición, es utilizado para medir ya sea en pulgadas o milímetros con alta precisión, puede ser utilizado para medir exteriores, interiores y profundidades de objetos.




FIGURA 1. Instrumentos utilizados en el laboratorio: Micrómetro (1), Vernier o pié de rey (2).


FIGURA 2. Objetos a los que se les debe medir el área y volumen.
3-Cubo rectangular de metal
4-Cilindro grande de metal
5-Esfera de metal
6-Cilindro pequeño de metal
7-Regla graduada de metal
Parte A
Con las 5 reglas, graduadas en dm, cm y mm cada uno de los miembros del grupo, midió un segmento de recta, se analizaron todos los datos y luego fueron analizados mediante tablas.
Parte B
Con la ayuda de una probeta y una báscula, se calculo la densidad de cada una de las piezas metálicas de diferentes tipos de elementos como los son: Aluminio, Cobre, Zinc y Estaño, los cuales fueron sumergidos enla probeta llena de agua hasta los 350ml y 400ml, sacando asi su volumen y con la ayuda de la bascula, se obtuvo el peso en gramos de cada pieza metálica. Ya teniendo su masa y su volumen se calculo la densidad de cada uno de los elementos anteriormente mencionados.
Parte C
Los catetos de un triangulo rectángulo fueron medidos por los miembros del grupo con la ayuda de sus reglas graduadas en cm, obteniendo así, distintos valores a la hora de calcular la hipotenusa del triangulo. Luego de obtener los datos, se calculo su debida incerteza y los resultados fueron presentados en una tabla.
Utilizando las mismas reglas graduadas en cm, se obtuvo el diámetro de una circunferencia, y luego de saber el diámetro de la misma, se calculo el perímetro de la circunferencia. Se obtuvieron 5 diferentes valores de perímetro, y luego, se calculo su incerteza.
Parte D
El nonio de caratula es un instrumento de medición, con el cual se pueden obtener las dimensiones de diferentes objetos, para luego poder calcular su área y volumen. En la práctica, se calculo las dimensiones de diferentes piezas metálicas, para luego adquirir su área y volumen.
Con la misma utilidad se empleo el micrómetro, midiendo diferentes dimensiones de algunas piezas, como lo son el diámetro de una esfera, entre otras.
3. Resultados y discusión.

PARTE D
En esta parte, con el nonio de carátula,se midieron las cantidades necesarias para encontrar el volumen y área de cada uno de los objetos proporcionados, con su respectiva incerteza.

Para encontrar el área y el volumen de los objetos, se utilizaron las siguientes ecuaciones:
Cilindro:
A= 2πrh (4) V= πr2h (3)
Esfera:
A= 4πr2 (6) V= 4/3 πr3 (4)
Rectángulo:
A= ab (8) V= abc (5)

Luego la incerteza del volumen dada por la suma de las divisiones de las incertezas con sus respectivas medidas, multiplicado por el volumen obtenido; por lo tanto:
aˆ†V= [(aˆ†X/X) + (aˆ†Y/Y)] V (6)
La Incerteza del área está dada por la suma de las divisiones de las incertezas con su respectiva medida, multiplicada por el valor obtenido del área:

aˆ†A = [(aˆ†X/X) + (aˆ†Y/Y)] A (7)

Tabla I. Medición de área y volumen utilizando el pie de rey y su incerteza de la esfera y el cilindro pequeño.
Esfera Cilindro pequeño
Área
mm2 1205.86±0.12 591.90±0.01
Volumen
mm2 14497.27±056 14497.20±0.06

Tabla II.
Medición de área y volumen utilizando el pie de rey y su incerteza de la Cilindro pequeño y el Prisma rectangular.
Cilindro pequeño Prisma rectangular
Área mm2 1205.86±0.12 591.90±0.01
Volumen
mm2 14497.27±0.56 14497.20±0.06

PARTE E.


En esta parte, con el micrómetro, se midieron el espesor de la regla, el diámetro de la esfera y las dimensiones del cilindro más pequeño, cilindro hueco y el prisma rectangular; para luego encontrar elvolumen y área de estos últimos dos, todo con sus respectivas incertezas.

.
Tabla 3. Medición de las dimensiones de esfera, cilindro, regla.
Esfera
Diámetro 18.58mm
Cilindro
Diámetro 15.58mm
Altura 22.28mm
Regla
Espesor 0.99mm

Tabla IV.
Medición de área y volumen utilizando el micrómetro y su incerteza de la esfera y el cilindro pequeño.
Esfera Cilindro pequeño
Área
mm2 1205.87±0.11 591.91±0.01
Volumen
mm2 14497.28±0.55 14497.22±0.06

Tabla V. Medición de área y volumen utilizando el micrómetro y su incerteza de la Cilindro pequeño y el Prisma rectangular.
Cilindro pequeño Prisma rectangular
Área mm2 1205.87±0.12 591.95±0.01
Volumen
mm2 14497.30±0.55 14497.25±0.06

Como podemos observa en los en los resultados de las dos últimas tablas de las mediciones con el pie de rey y el micrómetro hemos obtenido resultado similares lo que demuestra la exactitud de los instrumentos utilizados.
Causas de error.
1. Algunos de los instrumentos utilizados estaban mal calibrados.
2. La temperatura del ambiente fue un factor muy importante, ya que los instrumentos pudieron dilatarse.
3. Interfirieron también algunos errores casuales de cálculo matemático.
4. La falta de práctica de uso con los instrumentos utilizados.
5. Falta de precisión de algunos instrumentos.
6. Conclusiones.

De acuerdo al experimento realizado, podemos denotar las siguientes conclusiones:
1. La mediciónsirve en muchos aspectos de la vida. Se mide la distancia entre las ciudades, la estatura de las personas, el tiempo transcurrido, la edad, etc. Es decir, el medir forma parte de nuestra vida.

2. Medir es importante para todos. Es una forma concreta para enfrentar el mundo y es también un concepto crucial en física. Ya que la física se ocupa de describir y entender la naturaleza, la medición es una de sus herramientas principales.

3. Las mediciones nos permiten calcular cantidades y resolver problemas. Desempeñan un papel importante en los intentos por describir y entender el mudo físico.

4. Las unidades también intervienen en la resolución de problemas. Se debe tomar en cuenta a la hora de medir las unidades que se están usando tanto como las unidades requeridas y así efectuar las conversiones debidas.

5. Al realizar un proceso de medición, la medida obtenida nunca será absolutamente exacta, ya que existen limitaciones tanto humanas como instrumentales, que alteran el resultado obtenido.

Bibliografía y referencias.



• [1] Física, J.W, Kane|l M.M, Sternheim, segunda edición, editorial Reverté.
• [2] Física conceptual, Paul G. Hewitt, novena edición, Pearson. Pág. 3
• [3] Cuaderno didáctico de fundamentos físicos de ingeniería, Fernando ramos lopez.
• [4] Douglas C. Giancoli; tr. Víctor Campos Olguín Física: Principios con aplicaciones 6. Ed. Pearson Educación, 2006, [5-7] p.





Política de privacidad