mecanica

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LABORATORIOS DE FÍSICA “MIGUEL ÁNGEL VARGAS Z.”
GUÍA DE LABORATORIO No. 1 MECÁNICA: Medidas, Errores y Cifras Significativas
INTRODUCCIÓN:
En nuestra vida diaria todos, en mayor o menor mesura, nos hemos vistos obligados a realizar mediciones, y tal vez nos hemos familiarizado conellas lo suficiente como para considerar que no necesitamos ser muy cuidadosos al tomar medidas por ejemplo de tiempo, de longitud, etc. Por lo que también es probable que no las hayamos realizado con el propósito de utilizarlas en un trabajo de carácter científico, lo cual aunque sencillo, requiere de mucho cuidado y de la aplicación de técnicas específicas.
En ciencias e ingeniería, elconcepto de error tiene un significado diferente del uso habitual de este término. Coloquialmente, es usual el empleo del término error como análogo a equivocación. En ciencia e ingeniería, el error, está más bien asociado al concepto de incerteza en la determinación del resultado de una medición. Más precisamente, lo que procuramos en toda medición es conocer las cotas (o límites probabilísticos) deestas incertezas. Gráficamente, buscamos establecer un intervalo x- x  x  x + x como el de la siguiente figura, donde con cierta probabilidad, podamos decir que se encuentra el mejor valor de la magnitud x. Este mejor valor x es el más representativo de nuestra medición y al semiancho x lo denominamos la incerteza o error absoluto de la medición.
En todo proceso de medición existenlimitaciones dadas por los instrumentos usados, el método de medición, el observador (u observadores) que realizan la medición. Asimismo, el mismo proceso de medición introduce errores o incertezas. Por ejemplo, cuando usamos un termómetro para medir una temperatura, parte del calor del objeto fluye al termómetro (o viceversa), de modo que el resultado de la medición es un valor modificado del originaldebido a la inevitable interacción que debimos realizar. Es claro que esta interacción podrá o no ser significativa: Si estamos midiendo la temperatura de un metro cúbico de agua, la cantidad de calor transferida al termómetro puede no ser significativa, pero sí lo será si el volumen en cuestión es de una pequeña fracción del mililitro.
Tanto los instrumentos que usamos para medir como lasmagnitudes mismas son fuente de incertezas al momento de medir. Los instrumentos tienen una precisión finita, por lo que, para un dado instrumento, siempre existe una variación mínima de la magnitud que puede detectar. Esta mínima cantidad es la “apreciación nominal del instrumento”. Por ejemplo, con una regla graduada en milímetros, no podemos detectar variaciones menores que una fracción delmilímetro.
x xx  x x  
En esta práctica experimental se realizarán diferentes tipos de medidas con diferentes instrumentos y se identificarán y analizarán las diferentes clases de errores así como las incertidumbres que estos generan en dichas medidas.
1. CONCEPTOS BÁSICOS
1.1 Errores en la Medida:
Para el examen de un fenómeno o proceso es conveniente provocarlo de manera controlada,esto es realizar un experimento, y observarlo utilizando instrumentos de medición, que nos permiten traducir a números reales las distintas magnitudes físicas involucradas en la experiencia. Estos números satisfarían ciertas relaciones matemáticas que pueden estar contenidas en las leyes físicas. Sin embargo, como en todo procedimiento humano el montaje experimental y el proceso de medición no sonperfectos lo que conduce a errores e incertidumbres en los valores de las magnitudes medidas, por tanto las leyes podrán parecer satisfechas sólo de forma aproximada. La estimación de estas deficiencias puede llevarnos a valorar adecuadamente nuestras experiencias y a determinar la validez de las leyes físicas subyacentes en lo observado. El error en la medida estará determinado por la...