Notas fisica

Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Departamento de F´ ısica

Fundamentos de F´ ısica Experimental y Mec´nica a
cuaderno de bit´cora, gr´ficas, introducci´n al an´lisis de datos a a o a

Fernando Cristancho

Bogot´, 2008 a

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Pr´logo o
Las presentes Notas de Clase son una propuesta de c´mo ense˜ar f´ o n ısica experimental a estudiantes del primer semestre deuniversidad. La presentaci´n del curso tiene un blanco o espec´ ıfico: las carreras de Ciencias (con excepci´n de F´ o ısica, en la que se dicta un curso m´s a intensivo), Ingenier´ Medicina, y Agronom´ ıa, ıa. El presente texto evolucion´ desde unas pocas p´ginas que el autor us´ durante varios o a o ıa, semestres y que repart´ en fotocopias a los estudiantes para que les sirviera de gu´ hasta ıa eltexto completo incluyendo gr´ficas, preguntas y explicaciones te´ricas m´s bien extensas. a o a Estas Notas han disfrutado del efecto positivo de varias conversaciones con colegas acerca de la manera de ense˜ar f´ n ısica experimental a estudiantes de primer semestre. Comparto con aquellos colegas la opini´n de que la ense˜anza de este curso es intr´ o n ınsecamente dif´ Si ıcil. bien la metodolog´ yvarios otros aspectos de este texto recogen la experiencia de otros, la ıa organizaci´n final y las relaciones conceptuales y pr´cticas entre los diferentes Cap´ o a ıtulos es mi visi´n personal del tema. La Parte I explica las reflexiones que originan la manera de presentar o el material y la manera en que invito a que el curso sea dictado. Aunque esta primera parte no contiene material niexperimental ni te´rico para el curso, considero esencial que tanto o los profesores como los estudiantes la lean. Los Cap´ ıtulos de la Parte II contin´an de manera u pr´ctica la exposici´n sobre la metodolog´ del curso. La Parte III se dedica exclusivamente a a o ıa la descripci´n de las experiencias de laboratorio haciendo uso expl´ o ıcito de lo ense˜ado en la n Parte II. He a˜adido un Ap´ndice sobreortograf´ y redacci´n bajo la consideraci´n de que n e ıa o o aprender a exponer correctamente las ideas y realizaciones t´cnicas es tambi´n parte de la e e formaci´n profesional. o La F´ ısica Martha Liliana Cort´s, becaria del Programa Estudiantes Sobresalientes de Poste grado en la fecha en que escribo este pr´logo, quien adem´s us´ una versi´n preliminar de o a o o estas Notas como gu´ parala ense˜anza de este curso, realiz´ la lectura final muy cuidadosaıa n o mente e hizo innumerables correcciones y propuso un gran n´mero de mejoras, contribuyendo u grandemente a la eventual claridad con que ciertos puntos delicados pudieron ser expuestos. Por este arduo y muy responsable trabajo, estoy sinceramente agradecido con ella.

Fernando Cristancho Bogot´, 2008 a

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Contenido
III Introducci´n o Las herramientas b´sicas del trabajo experimental a 1 7
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1. Cuaderno de bit´cora a 1.1. Contenido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. M´todos gr´ficos e a 17 2.1. Representaci´n lineal (papel milimetrado) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 o 2.2. Representaci´n logar´ o ıtmica (papel “log-log”) . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 3. An´lisis de datos experimentales a 3.1. El proceso de medici´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 3.2. Incertidumbres experimentales . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Redondeo y cifras significativas . . . . . . . . . . . . . 3.4. Incertidumbres en cantidades dependientes (Propagaci´n o 31 31 32 35 37

. . . . . . . . . . . . . . . . . . de errores)

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III

Experiencias de Laboratorio
medici´n o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....