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EVIDENCIACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE DE LA MEDIDA EN LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO

DE FÍSICA

DEMONSTRATION OF UNCERTAINTY OF MEASUREMENT IN PHYSICAL LABORATORY PRACTICE

RESUMEN:

Este estudio está encaminado a encontrar y evidenciar, mediante la práctica de laboratorio de física, la existencia de errores en el momento de realizar mediciones de determinados objetos en función de la magnitud longitudinal y superficial (área). A partir del desarrollo experimental, se siguió la metodología de trabajo en el aula, cuyo lineamiento consistió en hacer el cálculo de medida de distintos sólidos empleando implementos como el tornillo micrométrico, el cual mide hasta la centésima parte de un milímetro; el calibrador, que puede medir la décima parte de un milímetro; la regla que está capacitada para medir milímetros (nombrados de mayor a menor precisión respectivamente); fue posible observar que al realizar unas mediciones en serie con un mismo implemento a determinado sólido, las cifras resultantes poseían una variación con respecto a la otra, lo cual nos condujo también a concretar los cálculos de incertidumbre, basándonos en el promedio, desviación, varianza, y error porcentual.

Palabras clave: Medición, incertidumbre.

ABSTRACT:

This study aims to find and highlight, through the practice of physics laboratory, the existence of errors in the moment of make measurements of certain objects based on the longitudinal and surface magnitude (area). From the experimental development work methodology in the classroom, the guideline consist in to make the calculation for measuring of solids using

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different tools such as micrometer, which measures up to the hundredth of a millimeter followed; gauge, that can measure a tenth of a millimeter; the rule that is able to measure millimeters (appointed high to low precision, respectively); was observed that when performing a series of measurements with the same attachment to solid determined, the resulting figures had a variation with respect to each other, which also led us to realize the uncertainty calculations, based on the average deviation, variance and percent error.

Key words: Measurement, error.

INTRODUCCIÓN:

En la física se emplean distintos objetos, desde años atrás ésta ciencia se ha basado en esos fenómenos vistos ocasionados por leyes absolutas que se representan en los objetos y los movimientos que estos generan, como parte importante de esto, debemos resaltar que las medidas de estos objetos son parte indispensable en cualquier análisis que se quiera realizar en cuanto a la física, pues influye mucho en sus desplazamientos o movimientos ya sea en cualquier dirección o que exista una variación en el tamaño del objeto, para esto, desde hace mucho tiempo se han creado objetos de medición, los cuales en un principio no eran muy exactos ni técnicos pero permitieron el avance

de estos, uno de los primeros objetos fueron las cuerdas con nudos para medir, así dando avance a objetos sucesivo hasta llegar a los que utilizamos a lo largo de la práctica: el tornillo micrométrico, el calibrador, la regla, el metro de costura; son instrumentos los cuales nos permiten tener con más exactitud las medidas de un objeto

Sin embargo, al realizar las mediciones de los respectivos objetos, es allí donde encontramos que las distintas medidas nos dan cierto margen de error. Entonces, es cuando nos referimos a la teoría del error absoluto, el profesor (Quirantes Arturo 2008) describe la teoría de errores como una ley necesaria en la medición pues se debe tener en cuenta que ninguna maquina mide exactamente sin

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ningún error debido a esto la teoría de errores nos permite acercarnos un poco a la medida deseada, para seguir dichos lineamientos, nos remitimos a la práctica para dar paso a la observación, así que tomaremos distintas medidas de dos objetos para demostrar que existen estos ciertos errores y de allí tomaremos una ecuación que nos permite hacer un promedio de la medida cercana a la real.

MATERIALES Y MÉTODOS:

Materiales y equipos:

Para realizar la medida de ancho y largo de los sólidos, se emplearon:

Cinta métrica:

Al ser una cinta flexible graduada que demarca los centímetros y milímetros, partimos de una cifra determinada por un implemento que estamos acostumbrados a utilizar fácilmente.

Calibrador:

Debido a que es un instrumento muy apropiado para medir longitudes, ya que mide arroja la décima parte de un milímetro en su

lectura, lo empleamos en la medida de ancho del cubo, un sólido regular y también para obtener la medida del largo de un pequeño cilindro.

Tornillo micrométrico:

Este instrumento, al medir la centésima parte del milímetro, resultó ser bastante efectivo para brindar la exactitud en los dos sólidos que medimos y optamos por su resultado para que cada integrante de la práctica leyera la medida e hiciera posible el entregarla de modo que pudiéramos hacer los cálculos correspondientes.

Sólidos pequeños: cubo y cilindro

Escogimos dos sólidos pequeños de metal de modo que fueran consistentes y se facilitara la inexistencia de variaciones en la forma de los mismos; también los escogimos porque su regularidad hace más notable la existencia de un error en la medición.

Ecuaciones empleadas:

Promedio:

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(Guerreros, 2012)

Desviación estándar:

(Nieves, 2013)

Error porcentual

(Ecci, 2012)

RESULTADOS Y ANÁLISIS:

Para un desarrollo pertinente del estudio, el docente aclaró los cálculos a realizar durante la práctica, posteriormente iniciamos con la toma de mediciones.

Al cilindro pequeño metálico se le realizaron 10 mediciones para asegurar el conocimiento de los errores presentes:

Posteriormente se calculó: el promedio, la desviación estándar.

No de Dato Cilindro (mm)1 15.322 15.333 15.314 15.335 15.346 15.327 15.308 15.339 15.3610 15.32

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Tabla 1. Medida de ancho cilindro metálico

Ecuación ResultadoPromedio (X ) 15.36

Desviación Estándar (σ )

0.016

Error porcentual (E%)

2.17

Tabla 2. Resultados ecuaciones de incertidumbre

CONCLUSIONES

Los resultados de las medidas son números que, por diversas causas presentan errores y son, por tanto, números aproximados. Lo importante en una medida es encontrar el número aproximado y estimar el error que se comete al tomar ese valor.

Los errores de medición que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, se denominan

aleatorios y están relacionados con la precisión del instrumento.

De acuerdo con lo que hemos observado, y los datos obtenidos en los ejercicios, tenemos que cada vez que se efectúe el conjunto de operaciones requeridas para medir una determinada magnitud, se obtendrá un número que solamente en forma aproximada representa la medida buscada. Por lo tanto, cada resultado de una medición está afectado por un cierto error.

Siempre habrá desaciertos en las mediciones tomadas debido a los errores de medición, ya sea por parte de los integrantes del grupo, de los instrumentos de medida, de los factores ambientales, o debido a las tolerancias geométricas de las propias piezas.

Los resultados de esta práctica permiten conocer la aplicabilidad y el uso de los diferentes instrumentos empleados para la medición de

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objetos de pequeño tamaño; así como la importancia de éstos, ya que de acuerdo al utilizado, el valor obtenido va a ser de mayor o menor exactitud.

Luego de todas las observaciones realizadas, dedujimos que cuanto mayor sea el número de mediciones, mayor va a ser la cantidad de valores que estén concentrados cerca del valor medio, lo que implica también que disminuya el error, aunque sabemos que nunca va a llegar a cero.

Para finalizar queremos resaltar que hay que ser sumamente prolijos a la hora de la obtención de los datos, y ordenados en el procedimiento, teniendo en cuenta todas las fórmulas aprendidas y observando los datos que nos brindan los gráficos (tablas).

Bibliografía

Ecci. (2012, Septiembre). Retrieved Agosto 2014, from Condensadores: http://fisicaelectricaecciing.blogspot.com/2012_09_01_archive.html

Guerreros. (2012, Junio). Lo hago yo o lo hace excel. Retrieved 08 2014, from http://claudiaguerreros.wordpress.com/2012/06/04/que-el-excel-lo-haga/

Nieves. (2013, Marzo). Forex. Retrieved Agosto 2014, from La desviación estándar: http://www.inversionesforex.org/la-desviacion-estandar-inversiones