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LABORATORIO 2 – ERROR O INCERTIDUMBRE EN LA MEDIDA

INTRODUCCIÓN

Las mediciones físicas involucran la utilización de instrumentos de medida y a un observador (quien realiza la medida). Tanto los instrumentos como el observador están sujetos a errores. Los errores en los instrumentos se deben a las limitaciones propias del aparato, ningún instrumento tiene precisión infinita. Esto quieredecir que cada instrumento posee un valor mínimo de medida, el cual consideramos como la incertidumbre de dicho instrumento. Por otro lado, el observador, o persona que realiza la medición, no está exenta de cometer errores; su poca práctica en la manipulación de los instrumentos, su mala postura frente a la escala, su tiempo de reacción y el empleo inadecuado de métodos y modelos de medición,entre otros, son factores que conllevan a que los resultados anotados en la medición de una magnitud física tengan cierto grado de incertidumbre o “error”.
En la primera parte de esta experiencia, se evaluará la incertidumbre o error en mediciones directas realizadas en el laboratorio, tales como la medición del período de oscilación de un péndulo, empleando un cronómetro, y la medición de lasaristas y la masa de un cubo de madera empleando una regla calibrada en milímetros y una balanza.
En el caso de una péndulo, este es un sistema físico que está formado por una masa “puntual”, que cuelga de un hilo de masa despreciable, sujeto a un soporte sin rozamiento (caso ideal). Si separamos el péndulo ligeramente de su posición de equilibrio, éste comienza a oscilar con movimiento armónicosimple (MAS). El movimiento armónico simple es periódico, es decir, el péndulo ocupa posiciones idénticas a intervalos de tiempo iguales. Cuando el péndulo vuelve a ocupar la misma posición se dice que ha realizado una oscilación completa, y se llama período T al intervalo de tiempo que emplea en realizar cada oscilación.
En la segunda parte, se evaluará la propagación del error en medicionesindirectas, tales como el volumen y la densidad de un cubo de madera, haciendo el análisis estadístico de los resultados obtenidos en la medición de las aristas y de la masa del mismo.

OBJETIVO: Evaluar estadísticamente el error o incertidumbre en mediciones directas e indirectas.

MATERIALES: Masa, regla, hilo, soporte universal, nuez, varilla, prensa, cronómetro, cubo de madera y calculadora.PROCEDIMIENTO - PARTE A INCERTIDUMBRE EN MEDIDAS DIRECTAS

1. Utilice la masa y el hilo suministrado por el instructor y arme el sistema mostrado a la derecha. Asegúrese de fijar la base del soporte a la mesa para garantizar la estabilidad del sistema.
2. Desplace la masa lateralmente, como muestra la figura, y suéltela. Observará que la masa pendular realiza un movimiento de ida y vueltaque se repite periódicamente. Este es el movimiento de oscilación de la masa pendular. El período de oscilación del péndulo es el tiempo que tarda la masa en realizar una oscilación, es decir, hacer un recorrido completo hasta regresar al punto de partida.
3. Utilizando el cronómetro, cada integrante del grupo medirá por lo menos 4 veces el período de oscilación, en segundos, de la masapendular, hasta completar un total de 16 mediciones. Anote sus resultados en la tabla 1 en la columna de T (s).
4. Para determinar la incertidumbre o error en la medida del período de oscilación, es necesario hacer un tratamiento estadístico de los resultados anotados en la tabla 1. Utilice sus resultados y calcule el valor promedio (media aritmética) del período de oscilación.
5. Complete lacolumna de dispersión de cada medida ei, restando a cada medida realizada del período de oscilación, el valor promedio encontrado en el paso anterior.

(1)


6. Eleve al cuadrado el valor de la dispersión de cada medida y complete la última columna de la tabla de resultados.
7. Calcule la desviación estándar del conjunto de mediciones según la ecuación:

(2)
8. Calcule el...