Informe de Física I

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA



Facultad de Ciencias Exactas



Escuela de Física



LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL I



FS-0211



Incertidumbre, Caída Libre y Tiempo de Reacción



CESAR CASTRO AZOFEIFA



B1 1593



I CICLO 2013



2/05/2013


Objetivos:

- Determinar la incertidumbre asociada a medidas directas y a medidas indirectas.
- Medir el valor dela gravedad en el Laboratorio de Física General.
-Medir el tiempo de reacción de una persona, a partir de conocimientos de caída libre.

Introducción:

La ciencia a lo largo de la historia ha tenido como base fundamental el hecho de poder realizar mediciones para respaldar sus postulados, de ahí la importancia de poder obtener datos exactos en las mediciones. Es importante recordar que comouna medición es la comparación de una magnitud con otra de referencia, no es posible realizar una medición “perfecta”. Toda medición que se realice tiene un margen de error. La forma de determinar el error va a depender del tipo de medición que se realice. Se debe recordar que las mediciones que se efectúan con un instrumento son llamadas directas, y las mediciones que se efectúan realizandocálculos (tales como las de áreas) son llamadas “indirectas”. Al realizar una medición, el resultado se reporta con una incertidumbre, que corresponde a un intervalo de error en el que puede moverse el dato del resultado. La incertidumbre de una medición directa viene dada por el instrumento de medición, si el mismo no indica cuál es, se toma como incertidumbre la mitad de la mínima medida delinstrumento. Para conocer la incertidumbre en una medición indirecta es necesario utilizar derivadas parciales, tomando en cuenta las variables que intervienen en la fórmula para conocer el dato que se busca, de esta manera, se obtiene una fórmula para calcular la incertidumbre en la medición.

Una medición que se realizó en este experimento, fue la de la fuerza de gravedad. “La fuerza de gravedad es elfenómeno natural por el cual los cuerpos físicos se atraen con una fuerza directamente proporcional a sus masas entre sí (Sears,2007)”1. Con base en este dato, se calculó el tiempo de reacción de un compañero de trabajo más el propio, conociendo así, cuánto tarda nuestro organismo en promedio para reaccionar ante un estímulo. La importancia de esto, radica en que al conocer el tiempo de reacción,así como los factores que lo afectan, se puede comprender hasta qué punto la velocidad de reacción de un individuo puede volverse determinante en situaciones como por ejemplo manejar un vehículo.














Datos y Discusión:

Tabla I – Mediciones Directas e Indirectas con una Regla
Medida
Largo (cm)
Ancho (cm)
Altura (cm)
Área basal (cm²)
Volumen (cm³)
Valor
10,04,9
1,9
45,85
87,13
Incertidumbre
±0,05
±0,05
±0,05
±0,745
±3,86




Las fórmulas para obtener el área basal y el volumen son las siguientes:



Muestra de cálculo de área:

ΔA = aΔL + LΔa
ΔA = 4,9x0,05 + 10x0,05
ΔA = 0,745


Muestra de cálculo de volumen:
ΔV = LxhxΔa + axhxΔL + LxaΔh
ΔV = 10,0x1,9x0,05 + 4,9x1,9x0,05 + 10,0x4,9x0,05
ΔV = 3,86

Tabla II – MedidasDirectas e Indirectas con un Vernier
Medida
Largo(cm)
Ancho(cm)
Altura(cm)
Área Basal(cm²)
Volumen (cm³)
Valor
10,00
5,10
1,90
48,17
91,51
Incertidumbre
±0,002
±0,002
±0,002
±0,0302
±0,1594

Al realizar las primeras mediciones del objeto, es evidente que el grado de exactitud es muy bajo porque el instrumento que se utilizó para efectuarlas (regla de plástico) es altamenteimpreciso. Como se muestra en la Tabla I, el valor final posee un intervalo de variación muy grande de variación, y las incertidumbres son de magnitudes relativamente amplias, tomando en cuenta la medición que se está realizando. Al medir el mismo objeto con el Vernier, se obtienen resultados cercanos a los de la primera medición, pero con un grado de exactitud mucho mayor. Es claro que los resultados...