laboratorio arquiemedes

Laboratorio de F´ısica I
Gu´ıa 1
Pedro Miranda.* and Fabi´an Ju´arez**
Universidad de Chile, Facultad de Ciencias, Departamento de F´ısica
(Fecha: 7 Abril 2006)
La presente gu´ıa introduce conceptos y definiciones b´asicas de la f´ısica experimental que se utilizar
´an en Laboratorio de F´ısica I.
I. INTRODUCCI´ON
La F´ısica es una ciencia experimental, esto es, los
f´enomenos que sonobjeto de an´alisis, se deben observar
y medir. Adema´s de estudiar los procesos del mundo
f´ısico, esta rama de la ciencias establece un cierto n´umero
de leyes con las cuales se pueden explicar la mayor parte
de los fen´omenos observados, pudi´endose tambien predecir
el resultado de experiencias nuevas. Como se mencion
´o anteriormente, uno de los procesos fundamentales
de la f´ısica es elproceso de medici´on durante el cual ocurren
diversos tipos de incertezas a considerar con sus respectivas
propagaciones. En las siguientes secciones presentaremos
ciertos conceptos a ser considerados al llevar
a cabo una medici´on experimental.
II. UNIDADES DE MEDIDAS
Cuando nos enfrentamos a un problema experimental,
la mayor´ıa de las veces esto implica el uso de operacionesaritm´eticas que involucran ciertas magnitudes f´ısicas.
Una magnitud f´ısica consta de un n´umero denominado y
una unidad de medida asosiada a ´el. Para que el n´umero
o c´alculo sean significativos, se debe saber que unidades
se estan ocupando. Por ejemplo, si deseamos medir
la longitud de un objeto y ´esta resulta ser 25, se debe
saber si se est´a midiendo en metros, cent´ımetros o en alguna
otraunidad. Para ello, generalmente se utiliza el
Sistema Internacional de Unidades, llamado SI, dentro
del cual se aceptan siete unidades b´asicas que se usan
para medir magnitudes fundamentales. Estas son: metro
(longitud), kil´ogramo (masa), segundo (tiempo), amp´ere
(corriente el´ectrica), Kelvin (temperatura termodin´amica),
mol (cantidada de sustancia) y candela (intensidad
luminosa).
III.N´UMEROS APROXIMADOS Y CIFRAS
SIGNIFICATIVAS
Al realizar c´alculos con n´umeros se debe considerar la
precisi´on y exactitud de los mismos. La mayor´ıa de los
*Correo electr´onico: pmiranda@fisica.ciencias.uchile.cl
**Correo electr´onico: fjuarez@zeth.ciencias.uchile.cl
n´umeros obtenidos mediante alg´un proceso de medici´on,
son aproximados. En cambio, otros son exactos pues provienen
dealguna definici´on o proceso de conteo. De esta
manera, es posible saber si un n´umero es exacto o aproximado
si se conoce como ha sido determinado.
A. Cifras significativas
Al escribir n´umeros aproximados, frecuentemente se
deben incluir algunos ceros de modo que el punto decimal
est´e localizado de manera adecuada. No obstante,
a excepci´on de estos ceros, todos los otros d´ıgitos sonconsiderados d´ıgitos o cifras significativas. Los siguientes
ejemplos ilustran como se determina este concepto.
34,7 tiene tres cifras significativas.
8900 tiene dos cifras significativas, los ceros son para
una adecuada localizaci´on del punto decimal.
706,1 tiene cuatro cifras significativas, el cero no
se usa aqu´ı para la localizaci´on del punto decimal,
indicando espec´ıficamente eln´umero de las decenas.
6,78 tiene tres cifras significativas, el cero no es necesario
para completar los lugares, y no se le debe
escribir a menos que sea significativo.
Para mayor comprensi´on, se muestran en la tabla I
algunos n´umeros aproximados con sus respectivas cifras
significativas.
Tabla I: Ejemplos de cifras significativas.
N´umero Cifras significativas N´umero Cifrassignificativas
9600 dos 0,0709 tres
1,070 cuatro 30900 tres
6,000 cuatro 700,00 cinco
4,006 cuatro 0,0005 uno
20008 cinco 0,001020 cuatro
B. Precisi´on y exactitud
En las operaciones que incluyen n´umeros aproximados,
son importantes tanto la posici´on del n´umero decimal
2
como el n´umero de cifras significativas. Desde ´este punto
de vista se puede entender los siguientes conceptos de
una...