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VICERRECTORÍA INSTITUCIONAL DE PREGRADO TRADICIONAL
Formato general de prácticas de laboratorio
2 1. Ficha de identificación
Materia: FÍSICA Clave:
Nombre de la práctica o proyecto:
P1 METROLOGÍA
Horas teoría: 2 Horas prácticas: 2 Horas estudio independiente: 2
Objetivo de la Práctica:
Que los alumnos aprendan a establecer las fuentes de error originales en
las mediciones y los procesos, para que diferencien y aprendan a usar los
diferentes tipos de instrumentos de medición.
Duración de la práctica o
asesoría del proyecto:
2 HORAS
Condiciones de seguridad:
Prevención del riesgo en el laboratorio.
Cualquier operación del laboratorio en la que se operen o maneje equipo o herramientas presenta siempre unos riesgos. Para eliminarlos o reducirlos de manera importante es conveniente, antes de efectuar cualquier operación o manejo:
- hacer una lectura crítica del procedimiento a seguir - asegurarse de disponer del material adecuado
- llevar las prendas y accesorios de protección adecuados - tener previsto un plan de actuación en caso de incidente o accidente
NOTA: No olvides que el uso de la bata es obligatorio para estudiantes y docentes.
Fecha:
Fecha inicio/fin de elaboración
de proyecto:
Nombre del Profesor: GUTIÉRREZ GÓMEZ JOSÉ
EZEQUIEL
Área y subárea del EGEL o EXIL que se
abordarán con ésta práctica1:
Nombre del Escenario F-114 Unidad de aprendizaje: 2
Taller Laboratorio Centro
Palabras claves de la actividad:
Unidades, Error experimental, Incertidumbre
Semana de trabajo:
3
Conocimientos previos a la actividad:
1) Explicar que es la metrología.
2) Describe el funcionamiento de los instrumentos de medición: calibrador o Vernier y el Micrómetro.
3) Explica ¿qué es el análisis dimensional?
4) Investiga qué es exactitud y qué es precisión en un instrumento de medición ¿cuál es la diferencia?
2. Presentación de la actividad
Competencia a promover:
Establecer las fuentes de error originales en las mediciones y los procesos, para que diferencien y aprendan a usar los diferentes tipos de instrumentos de medición.
Resultados de aprendizaje:
Los alumnos deberán hacer una comparación de las diferentes mediciones realizadas, con los diferentes instrumentos con que se midieron, es decir por ejemplo, comparar las tablas y los resultados de medir con la regla y con el flexómetro y sacar las conclusiones correspondientes con respecto:
a) La precisión y el tipo de instrumento usado (cada uno con su tabla) b) Los tipos de errores encontrados así como corregirlos.
c) Además se deberá definir si los instrumentos son precisos o exactos, o ambos.
d) El mismo tipo de análisis se hará para las monedas que se midieron con el Vernier y con el micrómetro. e) La presentación de resultados se deberá de presentar en unidades del Sistema Internacional.
Material requerido:
1 Regla de un metro, con módulos en centímetros
1 Flexómetro 1 Vernier 1 Micrómetro
Sustancias requeridas:
Material proporcionado por los alumnos
1 carrito “hot-wheels” 1 Tapa de plástico
4 Criterios de evaluación:
50% Cuestionario previo INDIVIDUAL a mano con bibliografía correctamente escrita 50% Reporte por equipo de acuerdo a la rubrica
Marco teórico:
Medir las dimensiones de los objetos es una actividad que se realiza con gran frecuencia casi en todos los aspectos, por lo cual es necesario estudiar este tipo de mediciones analizando los instrumentos y dispositivos dedicados a medir longitudes.
Actualmente se aceptan internacionalmente las unidades definidas por el Sistema Internacional, mismo que para mediciones de longitud, establece al metro como unidad base, sin embargo en éste ámbito se encuentra ampliamente difundido el Sistema Inglés, que utiliza al pie y la pulgada como unidades para medir dimensiones.
Los instrumentos básicos para medir longitudes son: reglas graduadas, barras y cintas metálicas. También se utilizan calibradores de tipo pie de rey con Vernier o con carátula circular y diferentes tipos de micrómetros.
CONCEPTOS BASICOS
Valor Verdadero.- Es un valor teórico que solo podrá obtenerse usando instrumentos
perfectos, muestras invariables (No afectadas por el medio ambiente) y técnicas de medición perfectas. Sabemos que este valor existe pero nos podremos acercar a este mediante el uso de instrumentos más precisos.
Error.- Es la diferencia entre el valor obtenido y el valor verdadero de la cantidad que se mide.
Errores Sistemáticos.- Son aquellos que, en principio, pueden evitarse o corregirse. Dentro
de estos podemos tener a los accidentales, que son los que resultan de la ejecución defectuosa, como la colocación de posición del instrumento, lecturas equivocadas de las escalas o errores al leer las divisiones más pequeñas (mala técnica de medida y hábitos del observador). Estos pueden corregirse mediante el entrenamiento y trabajo cuidadoso.
También están los debidos a una causa permanente debido a una imperfección en la fabricación (defectos del instrumento), o la calibración defectuosa del instrumento.
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Errores Residuales.- Son aquellos que inevitablemente permanecen aunque se eliminen
todos los sistemáticos. Estos errores incontrolables no se pueden evitar en ninguna medida y con frecuencia producen extrañas fluctuaciones que no siguen regla alguna. Frecuentemente están producidos por la combinación errática de gran número de pequeños defectos, algunos de los cuales tienen causas conocidas y otras no.
Límite de un instrumento.- Es la división mínima de la escala y a este límite también se le
denomina límite de resolución del instrumento.
Incertidumbre de un instrumento
La incertidumbre de una medición es la división más pequeña del instrumento y proviene de la necesidad de estimar el último dígito de la medición. Cuando realizamos una serie de mediciones, la incertidumbre es el rango de valores entre del valor medio más el error medio y el valor medio menos el error medio.
A continuación se desarrolla un método para reducir los errores:
1. - Obtener el valor más aproximado al valor verdadero que se llama valor medio
Valor medio = Suma de Valores medidos / Número de mediciones
Por ejemplo: Al efectuar una medición tres personas, tenemos los siguientes valores: 18.14, 18.17, 18.15 cm, substituyendo:
Valor medio =
3 15 . 18 17 . 18 14 .
18
= 3 46 . 54
Valor medio = 18.15 cm
Teniendo el valor medio y cada una de las mediciones determinaremos el valor absoluto de cada una de ellas aplicando:
Error absoluto = Valor medido – valor medio
18.14 - 18.153 = 0.013 18.17 - 18.153 = 0.017 18.15 - 18.153 = 0.003
Como siguiente paso determinará el error medio aplicando sin considerar los signos:
E m = E absoluto / No de mediciones
Error medio =
3 003 . 0 17 . 0 013 .
0
=
3 033 . 0
6 Teniendo el error medio determinaremos el intervalo de incertidumbre del valor verdadero aplicando la siguiente expresión:
Intervalo de incertidumbre = Valor medio Error medio
Intervalo de incertidumbre = 18.153 0.01 1 cm
En los experimentos siempre efectuaremos un mínimo de cinco mediciones para cada cantidad física a medir. En caso de que solamente se efectúe una sola medición el error medio se establecerá con la mitad de un módulo de la escala. Por ejemplo si sólo se hubiere efectuando la primera medición con una regla graduada en módulos de un milímetro obtendríamos:
Intervalo de incertidumbre = 18.14 0.005 cm
3. Desarrollo de la Práctica
Procedimiento:
DESARROLLO:
1.- Mide las 15 fichas o tapas con el Vernier y micrómetro.
Los objetos deben medirse siempre del mismo lado, tomando como referencia alguna figura o marca.
Reportarás las mediciones en: milímetros (mm.)
Instrumento Límite del instrumento
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PIEZA VERNIER MICRÓMETRO
DIÁMETRO ESPESOR DIÁMETRO ESPESOR
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Nota: En caso de los instrumentos con los que realices la práctica usen unidades en el Sistema Inglés (pulgadas o milésimas de pulgada), tendrás que realizar las conversiones al Sistema Internacional (milímetros).
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Instrumento Límite del instrumento
Vernier Décimas de milímetro
ALUMNO DIÁMETRO
EXTERIOR
DIÁMETRO
INTERIOR PROFUNDIDAD
1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4
Nota: En caso de los instrumentos con los que realices la práctica usen unidades en el Sistema Inglés (pulgadas o milésimas de pulgada), tendrás que realizar las conversiones al Sistema Internacional (milímetros).
3.- Con el micrómetro y el Vernier determina las siguientes especificaciones para el carrito “hot-wheels”:
- diámetro de las llantas - ancho de las llantas - largo del carrito - ancho del carrito
- altura del carrito (con llantas) - distancia entre ejes
9 Cálculos
1- Calcula el valor medio de los resultados obtenidos en los puntos anteriores de acuerdo con la fórmula siguiente:
Valor medio = Suma de valores medidos / Número de mediciones.
2- A partir del valor medio de cada una de las mediciones determine el error absoluto aplicando la siguiente formula:
Error absoluto = Valor Medido – Valor Medio
3- Los signos positivos y negativos sólo los tomaremos como indicación cuando la medición se encuentra a la derecha o a la izquierda del valor medio. Como siguiente paso determinará el error medio sin considerar los signos.
Error medio = Suma de errores absolutos / Número de mediciones
4- Determinará el intervalo de incertidumbre de acuerdo a la siguiente fórmula:
Intervalo de incertidumbre = Valor medio Error medio
La precisión es la capacidad del instrumento de repetir una misma lectura con una exactitud dada, pudiendo ser expresada por un porcentaje.
% P = ( L - Lx / L ) 100
%P = Por ciento de precisión
10 Evaluación de la Actividad:
50% Cuestionario previo INDIVIDUAL a mano con bibliografía correctamente escrita
50% Reporte por equipo de acuerdo a la rubrica
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
Los alumnos deberán hacer una comparación de las diferentes mediciones realizadas, con los diferentes instrumentos con que se midieron, es decir por ejemplo, comparar las tablas y los resultados de medir con la regla y con el flexómetro y sacar las conclusiones correspondientes con respecto:
a) La precisión y el tipo de instrumento usado (cada uno con su tabla) b) Los tipos de errores encontrados así como corregirlos.
c) Además se deberá definir si los instrumentos son precisos o exactos, o ambos.
d) El mismo tipo de análisis se hará para las monedas que se midieron con el Vernier y con el micrómetro.
e) La presentación de resultados se deberá de presentar en unidades del Sistema Internacional.
f) Conclusiones generales
Tabla de Coevaluación Alumno A1 A2 A3 A4
A1 x
A2 x
A3 x
A4 x
BIBLIOGRAFÍA:
- RESNICK, ROBERT. DAVID HALLIDAY, KENNETH. Física. 4ª ed. CECSA, México D.F. 2002.
- DAVID HALLIDAY, ROBERT RESNICK. Fundamentos de física: volumen 1. 3ª. Ed. CECSA, México, D.F. 2001.
- TIPPENS, PAUL E. Física: conceptos y aplicaciones. 6ª ed. McGraw Hill / Interamericana, México, D.F. 2001.
- TIPLER, PAUL ALLEN. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté, Barcelona, España. 2000.
11 Otras referencias (manuales fabricantes, sitios web, blogs, videografías).
http://depa.fquim.unam.mx/~lfe/
http://tecnocervanties3.blogspot.com/2008/11/metrologa-calibre-y-micrmetro.html
http://es.wikihow.com/utilizar-un-calibrador-Vernier
http://es.wikihow.com/usar-y-leer-un-micr%C3%B3metro.
