ciencia

Páginas: 7 (1636 palabras) Publicado: 25 de mayo de 2014
ANÁLISIS DE INCERTIDUMBRE DE UN EXPERIMENTO SIMPLE DE EXPANSIÓN TÉRMICA

A continuación se describe un experimento simple/sencillo para medir el coeficiente de expansión termal de un alambre de metal y se discute la forma en que el experimento puede ser usado como herramienta para la exploración de la interacción entre la incertidumbre de la medición y los modelos científicos. Particularmente,se probaron los regímenes de aplicabilidad de tres modelos de alambre: rígido y sin masa, elástico y sin masa, y elástico y masivo. Utilizando dos técnicas, la analítica y la empírica, se presentan las condiciones bajo las que la masa del alambre y la elasticidad se pueden despreciar. Teniendo en cuenta estos efectos, la medida del coeficiente de expansión termal del cromoníquel fue de 17.1(1.3) ________ que es coherente con el valor aceptado al nivel del 8%.

I. INTRODUCCIÓN
¿Qué significa para un efecto ser despreciable? Esta fue la pregunta general para un curso que se diseñó y se enseñó a estudiantes de primer año en su segundo semestre de la UC de Berkeley mediante el Proyecto Compass. Para responder esta pregunta, los estudiantes deben desarrollar un entendimiento sofisticadode dos importantes conceptos de la física que están relacionados entre sí: la incertidumbre de la medición y los modelos. Se usó un experimento de expansión térmica como instrumento para facilitar el entendimiento de estos. Los fenómenos relevantes para el experimento (expansión térmica, expansión elástica, tensión y gravedad) ya son conocidos por los estudiantes que cuentan sólo con formación enintroducción a la física. Así, este experimento sencillo y de bajo costo ofrece un contexto accesible para que los estudiantes principiantes puedan abordar una pregunta abstracta y sofisticada sobre la física, esto es, lo que significa para un efecto el ser despreciable. En este trabajo se presenta una descripción detallada del experimento.

La expansión térmica es omnipresente en nuestra vidacotidiana, jugando así un papel importante en todo, desde el aumento del nivel del mar hasta el diseño de los puentes y el desempeño de las estructuras de vigas de acero durante un incendio. Naturalmente/como era de esperarse, los experimentos y las demostraciones para la enseñanza sobre la expansión térmica abundan. Ejemplos recientes incluyen mediciones ópticas de la expansión del cobre,demostraciones cualitativas de la contracción de la goma/caucho, y técnicas para medir la expansión térmica de muestras muy frías de dos dimensiones. Nos centramos en un experimento de expansión térmica propuesto anteriormente, el cuál se detalla en las referencias 10-12. Un alambre se tensa entre dos anclajes fijos y una masa que cuelga se sujeta a su punto medio (ver fig. 1). Cuando el alambre secalienta, se expande causando que la masa colgante caiga y quede cerca del suelo. Al medir el cambio de altura de la masa, se puede determinar el cambio en la longitud del alambre y, por lo tanto, de su coeficiente de expansión térmica.
Analizamos dos fuentes importantes de incertidumbre que afectan este experimento pero que han sido ignoradas en estudios previos: 10-12 : la masa y la elasticidaddel alambre. Para dar cuenta de sus contribuciones a la altura de la carga, se exploran diferentes modelos de alambre, incluyendo el modelo idealizado que supone un alambre rígido y sin masa, y uno más realista que toma el alambre tanto masivo como elástico. Se describe cómo la masa del alambre y la elasticidad afectan la medición del coeficiente de expansión térmica y determinan las condicionesbajo las cuales sus efectos son despreciables.

II. MODELOS DEL ALAMBRE
Nuestro objetivo es determinar el coeficiente de expansión térmica alfa de un alambre de longitud L a temperatura ambiente T. Ignorando los efectos que no son lineales en temperatura, el coeficiente de expansión satisface

∆Lt = alfa∆TL, (1)

donde ∆Lt es el cambio en longitud del alambre debido al incremento en su...
Leer documento completo

Regístrate para leer el documento completo.

Estos documentos también te pueden resultar útiles

  • Ciencia ciencia
  • Ciencia ciencia
  • Ciencia O Ciencias
  • Ciencias Ciencias
  • Ciencia o No Ciencia
  • la ciencia y las ciencias
  • Ciencias
  • Ciencias

Conviértase en miembro formal de Buenas Tareas

INSCRÍBETE - ES GRATIS