Informe Fisica 1-mecanica.docx

UNIDADES, MEDIDAS Y VECTORES: CALIBRADOR VERNIER–TORNILLO MICROMETRICO-BALANZA-DINAMOMETRO-MESA DE FUERZAS Gutiérrez Fernández Jessica Jazmín; [email protected] Galán Galvis Angie Daniela; [email protected] Alfonso Heidi Yurani; [email protected] Fonseca Edwin Fonseca [email protected]

RESUMEN: El presente informe, consiste en la descripción y análisis de diferentes implementos de medición que utilizamos en el laboratorio, cuyo fin era aprender a utilizar estas herramientas como es debido, hallando resultamos y llegando a un análisis profundo. PALABRAS CLAVES: MEDIDAS, VECTORES, CALIBRADOR, VERNIER, DINAMOMETRO, CALIBRADOR.

SUMMARY: The present report consists in the description and analysis of different measurement tools that we use in the laboratory, whose purpose was to learn how to use these tools properly, finding results and arriving at a deep analysis. KEY WORDS: MEASUREMENTS, VECTORS, CALIBRATOR, VERNIER, DINAMOMETER, CALIBRATOR.

INTRODUCCION: En la vida diaria cada persona realiza diferentes actividades que requieren mediciones cuyos resultados suelen describirse de manera cualitativa y/o cuantitativa. En los experimentos, un número es empleado para describir cuantitativamente un fenómeno físico el cual es denominado cantidad física. Dos cantidades físicas, por ejemplo, que describen a una persona con su peso y estatura. A continuación, se van a realizar actividades donde se identifican cantidades físicas, se evalúan sus propiedades y como se aplican en las actividades cotidianas. OBJETIVOS: Utilizar diferentes instrumentos de medida para registro, análisis y comparación de datos mediante la recolección de información, construcción de gráficas cálculo de errores experimentales y comprobación de hipótesis. -Adquirir la habilidad en el manejo del calibrador vernier, el tornillo micrométrico, los dinamómetros y la balanza utilizando el método directo de medida.

-Verificar que los vectores (fuerzas) cumplen la definición de la adición de vectores. -Encontrar fuerzas resultantes de vectores y determinar experimentalmente las componentes de uno o de varios vectores. MARCO TEORICO: 1-METROLOGIA:se define como la ciencia de la medición, consiste en establecer, proveer y mantener un conjunto especifico de unidades, la cual es una base para fundamentar el cumplimiento de normas de leyes del peso y medidas, para el control de calidad en las industrias. 2-UNIDADES BÁSICAS: La longitud es la medida de un cuerpo, tomado un punto de inicio hasta un punto determinado. El calibrador se compone en una escala dividida en milímetros, pulgadas y centímetros, una auxiliar que tiene escala de nonios. La masa se define como el estado de reposo uniforme de un cuerpo. El peso de un cuerpo es la fuerza con que es atraído por la tierra y es equivalente al producto de la masa por la intensidad gravitacional. Las unidades básicas según el S.I son:

4-UNIDADES DERIVADAS: Las

unidades derivadas se expresan

algebraicamente. Sus símbolos se obtienen por medio de los signos matemáticos de multiplicación y división. 5-MULTIPLOS DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL: El objetivo de un prefijo es el de combinarse con el símbolo central al cual se une formando con él un nuevo símbolo (para un múltiplo o submúltiplo decimal) que puede elevarse a una potencia positiva o negativa, y que puede también combinarse con otros símbolos de unidades para formar símbolos de unidades compuestas.

6-CLASES

DE MEDICION: Las mediciones se pueden clasificar en forma general de acuerdo a los grandes campos de su aplicación, como sigue en las siguientes definiciones que se suministran. Mediciones técnicas. Esta clase incluye las mediciones realizadas para asegurar la compatibilidad dimensional, la conformidad con especificaciones de diseño necesarias para el funcionamiento correcto, o en general, todas las mediciones que se realizan para asegurar la adecuación de algún objeto con respecto al uso previo. Mediciones legales. Aquí se incluyen las mediciones hechas para asegurar el cumplimiento de una ley o reglamentación. Esta clase cae en la esfera de acción de las organizaciones de Pesas y Medidas.

Estas organizaciones se manifiestan en forma de entidades estatales, gubernamentales o municipales, que reglamentan las actividades comerciales en el campo metrológico. Ej.: sanciones por adulteración de balanzas, metros etc. Mediciones Científicas. Son aquellas realizadas para convalidar teorías sobre la naturaleza del universo, o para sugerir nuevas teorías. Estas mediciones, que pueden constituir lo que se podría llamar Metrología Científica, es propiamente el dominio de la FISICA EXPERIMENTAL y tal vez sea la metrología más complicada y que presenta un estado altamente evolucionado si se tienen en cuenta revolucionarios aparatos de medición y sistemas sofisticados y por computador para el tratamiento de datos. Muchos de los aparatos de medición que nacen de la física experimental, se convierten a la postre en elementos de uso rutinario dentro de la metrología técnica.

7-ERRORES EN LAS MEDIDAS: Resultado de una medición menos un valor verdadero de la magnitud por medir. Puesto que no se puede determinar su valor verdadero, en la práctica se utiliza un valor verdadero convencional, previamente definido. Cuando se necesita distinguir entre error y error relativo, el primero a veces se denomina error absoluto de medición. Este no se debe confundir con el valor absoluto del error, que es el módulo del error. Tipología General de los errores Cuando se va a medir cualquier magnitud, se observa que, aunque se repita muchas veces se presenta alguna pequeña variación entre una lectura y otra, aunque el operador y el instrumento de medición sean los mismos. Esto no quiere decir que tampoco se observen diferencias entre una lectura y otra aun cambiando de operador o cambiando el instrumento o lugar de verificación. Las causas de esas diferencias pueden originarse en múltiples factores que se pueden

agrupar en un cuadro, como el que sigue, en donde se ha tratado de elaborar una especie de tipología de errores para poder hacer más fácil el discernimiento y la conceptualización para el lector.

8-CANTIDADES VECTORIALES: Las cantidades físicas de clasifican en 2 de acuerdo a sus características, Cantidad escalar: cuando una cantidad física se describe con un solo número y su unidad, Cantidad vectorial: es una cantidad física que se describe con una magnitud, dirección y sentido. Se representa con letras en negrilla y cursivas con una flecha arriba.

MATERIALES:

-1 Calibrador Vernier o Nonio o Pie de Rey -1 Micrómetro o tornillo micrométrico (Calibrador Palmer) -1 Esferómetro -1 Accesorio PVC de ½ pulgada, 1 de ¾ de pulgada, con especificaciones. -1 Juego de Pesas de laboratorio -1 Base y varilla de soporte -1 Esfera, (acero, plástico , vidrio,) el diámetro menor a 1 pulgada. * -1Dinamómetro -1 Balanza de precisión -1 Regla graduada -1 flexómetro -1 graduador PROCEDIMIENTO1: EXPLICACION DE VIDEOS ¿cómo usar el pie de rey? -El calibrador o pie de rey está compuesto de: una parte fija, donde está alojada la regla. En la parte superior tenemos las medidas en pulgadas mientras que en su parte inferior la tenemos en milímetros. y una parte móvil, que se desplaza sobre la parte fija y que nos permite tomar las medidas. Incluso, en esta parte móvil tomaremos las medidas en

fracciones

o

décimas

de

milímetro. Y al mover la parte móvil del calibrador, en su parte inferior saldrá una pequeña varilla metálica que nos permite tomar medidas de profundidad.

*El

Micrómetro

(Mediciones

Industriales)- Un Micrómetro pueden ser dos cosas, una unidad de medida o un instrumento de medida. PROCEDIMIENTO 2: dibujé una polea y tomé sus medidas con el pie de rey.

PROCEDIMIENTO 3: * Mida el espesor del componente electrónico o el accesorio PVC, con el micrómetro, el flexómetro y el pie de rey (aproximación a las décimas de milímetro), realicé 4 (cuatro) observaciones variando el instrumento de medida en el mismo componente o accesorio para determinar el promedio. Registre sus observaciones en la tabla 3 a (Ayúdese de una hoja de cálculo). Solo puede completar el valor aproximado. Tabla3A(espesor micrómetro) Registro

1 2 3 4 Promedio

Valor aprox

Valor verd

Error verdadero Error ver=( aprox- verd)

3,95 3,45 3,92 4,1 3,85

3,90 3,90 3,90 3,90 3,90

0,05 -0,45 0,02 0.2 0.18

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

1,28% -11,53% 0,51% 5% -1,18%

Tabla3A(pie de rey) *medidas registradas:

Registro

Valor aprox

Valor verd

Medición pulgadas centímetros Exterior 2,32 5,9 interior 1,22 3,1 *conversión de medidas: Una pulgada=(2,54cm) 5,9cmx1pulgada/2,54cm=2,32pulga das (exterior de la polea)

Error ver=( aprox- verd)

1 2 3 4 promedio

1 1,1 1,2 1 1,07

3,90 3,90 3,90 3,90 3,90

-2,9 -2,8 -2,7 -2,9 -2,8

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

-74.3% -71,7% -69,2% -74,3% -7,7%

Tabla 3ª(flexómetro-espesor) Registro

3,1cmx1pulgada/2,54cm=1,22pulga das (interior de la polea) *Nuestras deducciones fueron, que estas conversiones de unidades nos ayudan en hallar un valor que deseamos obtener para la actividad requerida.

Error verdadero

1 2 3 4 promedio

Valor aprox

Valor verd

Error verdadero Error ver=( aprox- verd)

0,3 0,4 0,3 0,3 0,32

3,90 3,90 3,90 3,90 3,90

-3,6 -3,5 -3,6 -3,6 -46,7

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

-92,3% -89,7% -92,3% -92,3% -91,6%

*Mida el largo del componente electrónico o el diámetro exterior del accesorio pvc con ayuda del micrómetro, el flexómetro y el pie de rey (aproximación a las décimas de milímetro), realice 4 (cuatro) observaciones variando el instrumento de medida en el mismo componente o accesorio para determinar el promedio. Registre sus observaciones en la tabla 3 B. Tabla 3b(diámetro exterior-pie de rey) Registro Valor apro x

1 2 3 4 promedi o

3,7 3,7 4,1 3,7 3,8

Valo r verd

Error verdadero Error ver=( aproxverd)

3,5 3,5 3,5 3,5 3,5

0,2 0,2 0,6 0,2 0,3

tabla3b(diámetro flexómetro) Registro Valor apro x

1 2 3 4 promedi o

3,4 3,3 3,3 3,3 3,32

Valo r verd

Error verdadero Error ver=( aproxverd)

3,5 3,5 3,5 3,5 3,5

-0,1 -0,2 -0,2 -0,2 -0.17

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

5,71% 5,71% 17,1% 5,71% 32,4%

exteriorError porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

-2,8% -5,7% -5,7% -5,7% -4,9%

Mida el ancho del componente electrónico o el diámetro interior del tubo de PVC, con ayuda del micrómetro, el flexómetro y el pie de rey (aproximación a las décimas de milímetro), realice 4 (cuatro) observaciones variando el instrumento de medida en el mismo componente o accesorio para

determinar el promedio. Registre sus observaciones en la tabla 3c tabla 3c (interior-pie de rey) Registro

Valo r apro x

Valo r verd

Error verdadero Error ver=( aproxverd)

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error *100% verd

1 2 3 4 promed io

2,9 3,2 3,6 3,7 3,35

3 3 3 3 3

-0,1 0,2 0,6 0,7 -1,4

-3,3% 6,6% 20% 23,3% 39.4%

Tabla3c(interior-flexometro) Registro Valor apro x

1 2 3 4 promedi o

2,8 2,8 2,8 2,8 2,8

Valo r verd

Error verdadero Error ver=( aproxverd)

2,7 2,7 2,7 2,7 2,7

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

3,7% 3,7% 3,7% 3,7% 3,7%

*Con la ayuda del esferómetro, registrar las medidas del diámetro de una esfera (la que lleve el estudiante), repitiendo el proceso tres veces (usando los diferentes instrumentos de medida), y completando la siguiente tabla. Tabla 4ª(pie de rey-diametro) Registro Valor apro x

1 2 3 4 promedi o

1,7 2,5 2,4 1,8 2,6

Valo r verd

Error verdadero Error ver=( aproxverd)

3,1 3,1 3,1 3,1 3,1

-1,4 -0,6 -0,7 -1,3 -1

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

-45,1% -19,3% -22,5% -41,9% -32,6%

Tabla 4b(diámetro-esferometro) Registro Valor apro x

1 2 3 4 promedi o

1,65 1,2 1,15 1,16 1,29

Valo r verd

Error verdadero Error ver=( aproxverd)

3,1 3,1 3,1 3,1 3,1

-1,45 -1,9 -1,95 -1,94 -1,81

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

-46,7% -61,2% -62,9% -62,5% -58,3%

Tabla 4c(micrómetro-diámetro) Registro Valor apro x

1 2 3 4 promedi o

3 3,6 3,5 2,46 3,1

Valo r verd

Error verdadero Error ver=( aproxverd)

3,1 3,1 3,1 3,1 3,1

-0,1 0,5 0,4 -1,36 0,59

Error porcentual verdadero Error por = ver valor abs error verd *100%

Imagen 2. Medición del PVC con el micrómetro del espesor

-3,2% 16,1% 12,9% -4,3% 9,15%

ANEXOS FOTOGRAFICOS DEL PROCEDIMIENDO 2:

Imagen 3. medición del PVC con el flexómetro la parte exterior.

Imagen 1. Medición del PVC con el micrómetro del espesor

*Utilice un peso de 150gr para la masa uno (M1) con Angulo α=30º, y un peso 100gr para la masa dos (M2) con ángulo β=130º, el objetivo es determinar la masa tres (M3) con el respectivo ángulo, para ello varié el peso y la dirección hasta que el anillo metálico quede centrado. Vectores -Peso 150 Angulo de 30 -Peso 100g masa 2 Angulo 130 -Peso 175g masa 3 Angulo de 243

Imagen 4. medición de la esfera con el esferómetro.

*Registre la magnitud de la fuerza F1, F2, y F3, el valor de las masas (M1, M2 y M3) incluyendo el peso de la porta pesas, también β, α, ө, en la tabla Nº 3. (Peso (N) =masa (kg) x gravedad 9,8 m/s2). Tabla 5ª (datos mesa de fuerzas)

Imagen 6. medición de la esfera con el pie de rey la parte del diámetro. PROCEDIMIENTO 4: *montaje en la mesa de fuerzas

MASA (gr)

FERZA( N)

M1=150 M2=100 M3=175

F1=1,47N F2=0,98N F3=1,71N

ANGULO (° GRADOS) β =30 α =130 Ө =243

*Realice en el informe, un dibujo que represente las magnitudes de las fuerzas, F1, F2, F3, encuentre la resultante y la dirección utilizando el método de descomposición de fuerzas, registre sus conclusiones.

*Repetir el proceso anterior teniendo en cuenta quedos vectores deben estar formando 150º entre sí, elija el valor de la masa M1, M2. Dibujar en el plano cartesiano los tres vectores con sus magnitudes y direcciones.

ANEXOS FOTOGRAFICOS:

Imagen1: montaje de la mesa de fuerzas.

Imagen 2: medición de fuerzas

PREGUNTAS Y ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS: 1. ¿Qué es precisión, ¿qué es exactitud, que es sensibilidad? RTA: PRECISION: es la capacidad de un instrumento para dar el mismo resultado para dar el mismo resultado en mediciones diferentes. EXACTITUD: es la capacidad de un instrumento de hacerse de la magnitud del valor real. SENSIBILIDAD: se refiere a la respuesta de un instrumento Y estabiliza la medida del instrumento. ¿Cómo lo relaciona con el laboratorio desarrollado? Al momento a estar en el laboratorio no dieron a conocer los elementos de medición y hay encontramos que todas las mediciones no son exactas.

6. ¿Qué opina respecto a una medición con los resultados obtenidos, que factores afectan la medición? RTA: Para asegurar la calidad de tus resultados de la medición debes tener en cuenta lo siguiente: Los instrumentos con los que efectúas la medición (Vernier, regla, etc.) deben estar calibrados. Esto quiere decir que deben de compararse con otros instrumentos de mayor precisión trazables a patrones nacionales o internacionales. Esto te da como resultado un error de exactitud de tus instrumentos, con lo que al medir con ellos debes de calcular la incertidumbre de tus mediciones.

2. ¿Cuál es la precisión del calibrador vernier, del tornillo micrométrico, del dinamómetro, e la regla graduada, el esferómetro y la balanza de precisión? RTA: calibrador vernier: precisión de

7. ¿Qué factores pueden influir en la generación de errores para las medidas? RTA: Error de medición Error de fabricación Error por desgaste del instrumento Error por precisión

un milímetro tornillo micrométrico: su presión es de (0,01 mm y 0,001 mm) dinamómetro: una presión ±0,3 % de la regla graduada: de 1 mm el esferómetro: 0,001 mm. a balanza de precisión; de 0,00001 g (0,01 mg)

8. ¿Qué significado tendría que el error verdadero o el error aproximado de los datos fuera igual a cero? RTA: significaría que el valor de medición seria 100% exacto ya que no tendría ningún error.

3. ¿Cuántas cifras significativas tiene cada registro? RTA: tiene una cifra en unos casos y en otra dos acompañada con decimales para ser un registro exacto y preciso. 4.Calcule el volumen de la esfera con los datos de la tabla 2 RTA: (v=4/3* π* r³) v=4/3* π* 3,1³=124,7 5. ¿Qué sucedió en la mesa de fuerzas?, ¿funciono como esperaba? Explique RTA: al momento de colocarle las poleas y los pesos la argolla centrada quedaba en la mitad y después de hallar la tercera fuerza empezamos a probando diferentes ángulos y pesos para dar con el correcto y mantener la argolla centrada.

9. ¿Qué significado tendría que el error porcentual tuviera un valor cercano al 100% o mayor? RTA: significaría que el margen de error es muy alto por lo tanto los resultados serían inexactos. 10. ¿Cuál es la exactitud promedio de los datos obtenidos en el laboratorio, como la considera? RTA :la exactitud promedio es de un 85%la considero un poco alejada de la precisión que queríamos pero tampoco en muy baja del margen del valor exacto de las diferentes herramientas. 11. ¿Cómo se deben calibrar los instrumentos de medida? RTA: que se puede comparar cualquier otra magnitud de la misma naturaleza

para expresar la relación entre ambas mediante un número.

12.. Demuestre que las dos condiciones de equilibrio que encontró en la práctica, de los procedimientos de “Composición y descomposición de vectores” coinciden con los resultados teóricos de F0,establezca el porcentaje de error, entre el método práctico y el método numérico. RTA: el porcentaje de error que se puede observar entre estos métodos, es el del numérico es más efectivo para llevar al valor real entre los vectores que se están calculando esto quiere decir es aún más efectivo a la hora de aplicarlo.

RESULTADOS: Los resultados que obtuvimos en algunos casos no fueron exactos ni precisos, debido a la falta de experiencia con los diferentes implementos de medición, pero mediante íbamos aprendiendo a utilizarlos, el resultado iba a ser más preciso y exacto ya mostrados en las tablas anteriormente el margen de error es muy mínimo. ANALISIS: Se realizaron 4 medidas por cada cuerpo instrumento buscando que cada integrante de grupo pudiese usar los implementos suministrados , debido a esto para obtener un resultado final se hizo el promedio de cada una de las 4 mediciones y sobre ese dato de hallo el porcentaje de error , se tuvo también en cuenta el error del instrumento , Medimos el largo del accesorio PVC con ayuda del micrómetro y obtuvimos un error de 39.4 y con el flexómetro de 3,7, como herramientas medidas utilizamos el Dinamómetro, Balanza de precisión, Regla graduada flexómetro de igual manera utilizamos los mismos procedimientos. En tendimos que el

calibrador y el micrómetro tiene escalas que se presentan en milímetros y permiten realizar mediciones a objetos pequeños valiéndose de bastante precisión agracias a sus 2 o 3 cifras decimales, razón por la que surge la importancia de reconocer su funcionamiento y manejo atreves de la determinación de magnitudes de un grupo de cuerpos y el posterior análisis de los datos obtenidos. CONCLUSION: Por ultimo resaltamos, la importancia de los diferentes implementos utilizados en la práctica para poder desarrollar los distintos ejercicios requeridos, pudiendo aprender a utilizar estos, los cuales nos facilitan la obtención de medidas y así poder a llegar un resultado y comparar diferentes mediadas las cuales fueron 4 de los participantes del informe, hallando las medidas aproximadas y el margen de error que tuvimos en la práctica de laboratorio. BIBLIOGRAFIA:*YOUNG, Hugh. FREEDMAN, Roger. Física Universitaria. Décimo segunda edición. México: Pearson Educación. 2009. Volúmenes 1 y 2. * Giancoli, D. C. (2009). Física: para ciencias e ingeniería con física moderna/Physics for scientists and engineers (No. 53). Pearson, *CRISTANCHO Fernando, FAJARDO Fabio. Física Experimental II. Mecánica e introducción a la física térmica. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia. 2003. Reimpresión 2009. * NTC, 1000: 2004.Metrología. Sistema Internacional de Unidades *GUIA DE LABORATORIO 1MECANICA