Reporte de Práctica

CENTRO DE BACHILLERATO TECNOLÓGICO AGROPECUARIO
No. 176 “VICENTE RAMÓN GUERRERO SALDAÑA”

Nombre de la práctica: Error en las mediciones.
Objetivo: Al terminar de la práctica el alumno determinará el error al efectuar mediciones.
Materia: Física 1
Profesor: Javier Estrada Cuevas
Nombre del alumno (a): Castrejón Orduño Caleb
Semestre y grupo: 4 semestre “C”

 

Apaxtla de Castrejón Gro. A 6 de Marzo del 2016.

Materiales:

Cinta métrica
Regla
Flexómetro
Escuadra
Cronometro

Consideraciones Teóricas:

Desarrollo:

1.- Efectuar medicines de lo largo del pizarrón con 10 personas diferentes:

Numero	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Medición	2.38	2.47	2.43	2.5	2.45	2.41	2.49	2.46	2.4	2.43

2.- Dejar caer un objeto desde cierta altura y tomar el tiempo de caída.

Numero	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Caída	0.35	0.31	0.61	0.53	0.36	0.35	0.58	0.35	0.33	0.49

Encontrar:
 El valor exacto
Error absoluto
Error absoluto más probable
Error relativo
Error relativo porcentual
Resultado de las mediciones
Conclusiones

1.- Valor exacto            
24.42/10=2.44

2.- Error absoluto
2.38-2.44=0.06
2.47-2.44=0.03
2.43-2.44=0.01
2.50-2.44=0.06
2.45-2.44=0.01
2.41-2.44=0.03
2.46-2.44=0.02
2.40-2.44=0.04
2.43-2.44=0.01

3.-Error absoluto más probable
0.32/10=0.032

4.- Error relativo y porcentual
0.06/2.44=0.024 x100= 2.4%
0.03/2.44=0.012 x100= 1.2%
0.01/2.44=0.004 x100= 0.4%
0.06/2.44=0.024 x100= 2.4%
0.03/2.44=0.012 x 100= 1.2%
0.05/2.44=0.020 x100= 2%
0.02/2.44=0.008 x100= 0.8%
0.04/2.44=0.016 x100= 1.6%
0.01/2.44=0.004 x100= 0.4%

5.- Resultado de las mediciones
Error absoluto más probable: 0.032               Valor exacto: 2.44
2.44 - 0.032= 2.08                2.44 + 0.032= 2.472

2.408 à 2.472

1.-Valor exacto
4.26/10= 0.43

2.- Error absoluto
0.35 – 0.43= 0.08
0.31 – 0.43= 0.12
0.61 - 0.43= 0.18
0.53 - 0.43= 0.10
0.36 - 0.43= 0.07
0.33 - 0.43= 0.08
0.58 - 0.43= 0.15
0.35 - 0.43= 0.08
0.33 - 0.43= 0.10
0.49 - 0.43= 0.06

3.- Error absoluto más probable
1.02/10 = 0.102

4.- Error relativo y porcentual
0.08/0.43= 0.186 = 18.6%
0.12/0.43= 0.279 = 27.9%
0.18/0.43= 0.418 = 41.8%
0.10/0.43= 0.232 = 23.2%
0.07/0.43= 0.162 = 16.2%
0.08/0.43= 0.186 = 18.2%
0.15/0.43= 0.348 = 34.8%
0.08/0.43= 0.186 = 18.6%
0.10/0.43= 0.232 = 23.2%
0.06/0.43= 0.139 = 13.9%

5.- Resultado de las mediciones
Error absoluto más probable: 0.102                           Valor exacto: 0.43

0.43 – 0.102= 0.328   Y   0.43 + 0.102= 0.532
 RANGO: 0.328 à 0.532

Conclusiones: Cada magnitud debe ser medida en la forma más conveniente para que no exista un error muy alejado del resultado más probable, además en la actualidad existen instrumentos más precisos para así poder tomar las medidas más precisas y exactas. 

Tipos de magnitudes

Magnitudes escalares y vectoriales

Las magnitudes que emplearemos en este curso de Física serán de dos tipos: escalares y vectoriales.

Una magnitud escalar es aquella que queda completamente determinada con un número y sus correspondientes unidades, y una magnitud vectorial es aquella que, además de un valor numérico y sus unidades (módulo) debemos especificar su dirección y sentido.

La elección de un escalar o un vector para representar una magnitud física depende de la naturaleza de la misma; si estamos describiendo la temperatura de una habitación, la densidad de un cuerpo, su masa... necesitaremos representarlas mediante un número. Por el contrario, cuando trabajemos con magnitudes como la fuerza, la velocidad, la aceleración, el campo eléctrico, etc., emplearemos vectores.


Un vector en el espacio tridimensional está caracterizado por tres números que se denominan componentes o coordenadas del vector.

Las componentes de un vector serán en general diferentes dependiendo del sistema de coordenadas que utilicemos para expresarlas, pero siempre es posible relacionarlas de una manera sistemática.

Sistemas de coordenadas

En general a lo largo de estas páginas emplearemos el sistema de coordenadas cartesianas para especificar las componentes de un vector.

El sistema de coordenadas cartesianas está constituido por tres ejes (dos si trabajamos en dos dimensiones) perpendiculares entre sí que se cortan en un punto llamado origen.


Componentes cartesianas

En tres dimensiones:

Las componentes cartesianas de un vector son las proyecciones de dicho vector sobre cada uno de los ejes. Como se observa en la figura anterior están relacionadas con el ángulo que forma el vector con el eje x y con su longitud (módulo):


Por tanto, el vector a puede expresarse como:


Y en ese caso está expresado en coordenadas polares (esféricas en tres dimensiones).

Antecedentes históricos de la física: los primeros físicos y los contemporáneos. 

El ser humano siempre ha tratado de informarse y explicarse acerca de los fenómenos del mundo que los rodean y que en determinado momento han sido nuevos. Por ejemplo, a los cavernícolas, el fuego en un principio les causaba temor; pero posteriormente aprendieron a utilizarlo como un satisfactor de sus necesidades y a producirlo en forma controlada.
Para satisfacer otras necesidades el hombre inventó la rueda, construyó canales de riego, chozas y embarcaciones guiadas por el viento en ríos importantes como el Nilo y el Éufrates; esto hace más de 7000 años (5000 a. C.).
Hace aproximadamente 5500 años, los egipcios desarrollaron la escritura con jeroglíficos, como un sistema número decimal.
Sacerdotes de la antigua Babilonia, descubrieron que la Luna realizaba un movimiento periódico de casi treinta días y que el Sol tardaba alrededor de doce veces más (360 días) en regresar al punto de referencia. También en la antigua Babilonia tuvo su origen el sistema sexagesimal (base 60), que es utilizado para la medición del tiempo y de los ángulos.
Tales de Mileto (624-574 a. C.) realizo estudios sobre lo físico de la materia, en los que afirmaba que el agua es la esencia de toda la materia. Tales fue uno de los "siete sabios de Grecia" y el primer filósofo que intentó dar una explicación física del universo, concluyendo con Platón ( 428-347) quien afirmaba que el universo se formaba por cuatro elementos básicos: la tierra, el agua, el fuego y el aire.
En la Edad Media dominó el pensamiento erróneo de Aristóteles (384-322 a. C. ), sostenía que la materia era continua y compara porque la naturaleza no acepta ningún vacío. La teoría de Demócrito (460-370 a. C.) consideraba que toda la materia está compuesta por diminutas partículas indivisibles sobre las que era imposible concebir una estructura menor; es el principal representante del atomismo antiguo. Arquímedes (287 - 212 a. C.) aporta los principios sobre la flotación de los cuerpos y la palanca. Arquímedes fue sin duda, el mayor matemático y físico de la Antigüedad. Tito Lucrecio Caro (siglo I a. C.) plantea que los átomos tienen movimiento.
Aunque Aristóteles introdujo el vocablo "física", fue el ingles Roger Bacon (1220-1292) quien  lo interpretó como ciencia experimental. El desarrollo del modelo universal con el Sol como centro, teoría heliocéntrica, correspondió a Copérnico (1473 -1543).
Fueron los estudios y trabajos del físico y astrónomo italiano Galileo Galilei (1564- 1292) sobre el péndulo, los que hicieron que la física fuera aceptada propiamente como una ciencia. En esta misma época se tienen aportaciones del alemán Johannes Kepler (1571- 1630) sobre las leyes del movimiento de los planetas y del holandés Christiaan Huygens (1629-1695) sobre la fuerza centrífuga y la teoría ondulatoria de la luz. Han pasado más de tres siglos desde que murió Kepler y sus aportaciones aún tienen fulgor.
Isaac Newton (1642-1727) descubrio las leyes del movimiento y de la gravitación universal; así, la física teórica adquirió una base sólida. James Prescott Joule (1818-1889) aporta la ley de la conservación de la energía y el efecto de transformación del calor, el cual lleva su nombre.
Max Planck (1858-1947) realizó trabajos sobre la cuantificación de la energía; Ernest Rutherford (1871- 1937), sobre el núcleo atómico; Albert Einstein (1879-1955), sobre la relatividad, y Niels Bohr (1885-1962), sobre el modelo atómico y la cuantificación de la energía en los átomos. Albert Einstein es considerado como el físico más destacado del siglo XX y uno de los más importantes científicos de todos los tiempos.
El mayor avance de conocimientos comprobados con los hechos se ha dado en los últimos cinco siglos, especialmente en el siglo XX, conformando así a la ciencia física, cuya aplicación ha llevado a innumeables inventos como la luz eléctrica, la televisión, el automóvil, las computadoras, los aviones, los trenes eléctricos, las naves espaciales, entre otros.

ELEMENTOS PARA UN REPORTE DE INVESTIGACIÓN

ELEMENTOS PARA UN REPORTE DE INVESTIGACIÓN

1. PortadaIncluye el título de la investigación, el nombre del autor o autores y el nombre de la institución en que se realiza el estudio y la fecha en que se presenta el reporte.
2. Índice con títulos y subtítulos.
3. ResumenConsta del contenido esencial del reporte de la investigación. Incluye el planteamiento del problema, la metodología, los resultados más importantes y conclusiones. Ocupa de 75 a 175 palabras.
4. IntroducciónIncluye el planteamiento del problema, el contexto general de la investigación, las variables y los términos de la investigación y las limitaciones de la misma.
5. Marco teóricoEn él se desarrollan los estudios e investigaciones antecedentes y las teorías a manejar.
6. Método
*Hipótesis
*Diseño utilizado
*Sujetos, universo y muestra
*Instrumentos de medición aplicados
*Procedimiento
7. Resultados
Producto del análisis de datos. Describa brevemente la idea principal que resume los descubrimientos.
8. Conclusiones, recomendaciones e implicaciones
Aquí sí se puede recomendar, sugerir y es muy importante que en este apartado se comente sobre el cumplimiento de los objetivos.
9. BiografíaSon las referencias utilizadas por el investigador para el marco teórico u otros propósitos y se incluyen al final del reporte, ordenadas alfabéticamente.

SISTEMAS ABSOLUTOS DE UNIDADES

Son aquellos que tienen como base a la unidad de longitud, tempo. la mas de un cuerpo es la misma en cualquier lugar.

SISTEMA ABSOLUTO INGLES

Con las unidades básicas

Pie (longitud), libra (masa) segundo (tiempo).

SISTEMAS DE UNIDADES TÉCNICOS O GRAVITACIONALES (TERRESTRE)

Además de los tres sistemas de unidad absolutos anteriormente señalados existen la llamados sistemas de unidades técnicos. También llamados de ingeniería mismo que se caracteriza por utilizar el peso como magnitud fundamental y la masa como una magnitud derivada.

Los sistemas más utilizados son:

MKS

MKSG

SBG

SISTEMA MÉTRICO DECIMAL

Es establecido por la conversión francesa que tuvo lugar en París el año de 1790 adoptado por México en el gobierno de Ignacio Comonford. es el sistema vigente en todos los países con exclusión de los de habla inglesa.

Está basado en la unidad llamada metro (del griego metro-medir) y tiene la importante ventaja que las unidades que los constituyen varían de 10 en 10 (en potencias de 10)

MAGNITUDES FÍSICAS Y SU MEDIDA

Magnitud: Es toda propiedad de los cuerpos que se puede medir. Por ejemplo: temperatura, velocidad, masa, peso, etc.

Medir: Es comparar la magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuántas veces la contiene.

Unidad: Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie. Ejemplo: Cuando decimos que un objeto mide dos metros, estamos indicando que es dos veces mayor que la unidad tomada como patrón, en este caso el metro.

Sistema Internacional de unidades:

Para resolver el problema que suponía la utilización de unidades diferentes en distintos lugares del mundo, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1960) se estableció el Sistema Internacional de Unidades (SI). Para ello, se actuó de la siguiente forma:

• En primer lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la unidad correspondiente a cada magnitud fundamental. Una magnitud fundamental es aquella que se define por sí misma y es independiente de las demás (masa, tiempo, longitud, etc.).
• En segundo lugar, se definieron las magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a cada magnitud derivada. Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones matemáticas a partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad).
  En el cuadro siguiente puedes ver las magnitudes fundamentales del SI, la unidad de cada una de ellas y la abreviatura que se emplea para representarla:

Magnitud fundamental	Unidad	Abreviatura
Longitud	metro	m
Masa	kilogramo	kg
Tiempo	segundo	s
Temperatura	kelvin	K
Intensidad de corriente	amperio	A
Intensidad luminosa	candela	cd
Cantidad de sustancia	mol	mol

 

Múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI
Prefijo	Símbolo	Potencia	Prefijo	Símbolo	Potencia
giga	G	109	deci	d	10-1
mega	M	106	centi	c	10-2
kilo	k	103	mili	m	10-3
hecto	h	102	micro	µ	10-6
deca	da	101	nano	n	10-9

• En la siguiente tabla aparecen algunas magnitudes derivadas junto a sus unidades:

Magnitud	Unidad	Abreviatura	Expresión SI
Superficie	metro cuadrado	m2	m2
Volumen	metro cúbico	m3	m3
Velocidad	metro por segundo	m/s	m/s
Fuerza	newton	N	Kg·m/s2
Energía, trabajo	julio	J	Kg·m2/s2
Densidad	kilogramo/metro cúbico	Kg/m3	Kg/m3

Historia de la física

Los antiguos griegos intentaban dar una explicación a fenómenos físicos mediante el uso de un razonamiento lógico, pero en muchas de las ocasiones sus teorías eran erróneas dado el secretísimo que tiene la naturaleza en desvelar las leyes que le rigen.

Podemos datar el origen de la física clásica en el siglo XVII cuando en 1632; Galileo Galilei demostró experimentalmente que dos esferas de diferente peso lanzadas simultáneamente desde una misma altura llegaban al suelo al mismo tiempo, el mismo Galileo pronuncio " el libro del universo está escrito en el lenguaje de las matemáticas" a partir de este momento la física experimento un punto de inflexión utilizando la experimentación para la obtención de datos que confirmarán las teorías físicas que describían los fenómenos que ocurrían en la naturaleza.

El salto del conocimiento físico se produjo de la mano de Isaac Newton, cuando en el año 1687 pública su libro "Principios matemáticos de la filosofía natural" presentando en dicho escrito las 3 leyes de la dinámica o de los movimientos constituyendo la base de la mecánica clásica, por otro lado Newton dedujo la existencia de una fuerza de atracción entre 2 cuerpos con masa, Newton presentó la ley de la gravitación universal, explicando mediante una fórmula matemática la fuerza de la gravedad siendo la misma fuerza responsable de hacer que las manzanas caigan al suelo y que los planetas se mantengan en órbita, una fuerza que se aplica indistintamente a lo pequeño y a lo gigante.

El siglo XIX la física se centró en el estudio de los fenómenos magnéticos y eléctricos, gracias los estudios de Michael Faraday, Luigi Galvani y de Charles Coulomb hasta que en 1855 otra de las revoluciones de la historia de la física vino de la mano de Maxwell cuando relaciono las fuerzas magnéticas y eléctricas unificándola en unas sola fuerza conocida como el electromagnetismo.

Durante este mismo siglo XIX otros científicos de la talla de Thomas Young, Augustin Fresnel, Nicolas Sadi Carnot o Rudolf Clauisious impulsaron las ramas de la mecánica ondulatoria y la termodinámica.

En 1905 Einstein presentó la teoría de la relatividad especial enunciado que el tiempo no es absoluto sino relativo y la velocidad de la luz en el vacío es invariante independientemente de la velocidad de la fuente emisora, diez años más tarde en 1915 se presento la relatividad general descubriendo el verdadero origen de la gravedad, Newton descubrió su existencia pero desconocía su origen y funcionamiento hasta que Einstein descubrió que la gravitación es el resultado de la deformación del tejido formado por el espacio tiempo, descubriendo que el tiempo formaba la cuarta dimensión presente en todo el universo.

En los inicios del siglo XX se gesta el desarrollo de la física cuántica, descubriendo que las leyes de la física clásica no se cumplían cuando se estudiaba los fenómenos que ocurrían entre átomos, en este mismo siglo gracias a los aceleradores de partículas se descubrió la composición íntima de los átomos y la materia, descubriendo una gran variedad de partículas subatómicas a la que el modelo estándar ordeno y clasifico permitiendo conocer otras formas de materia y energía así como teorizar el origen de nuestro universo a los pocos segundos de ocurrir la gran explosión o Big Bang.

Actualmente el reto de la física es la demostración y descubrimiento de una ley universal que unifique las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravitación, el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil y fuerte, una sola teoría que se convierta en el santo grial de la física resultando una ley que explique el origen y funcionamiento que rige todos los fenómenos que ocurren en el universo.

¿QUE ES LA FÍSICA?

La física es la ciencia que estudia el comportamiento y las relaciones entre la materia, la energía, el espacio y el tiempo, podemos decir que la física investiga los fenómenos que ocurren en la naturaleza y en el universo con el objeto de establecer leyes matemáticas que puedan predecir su comportamiento.

La física abarca todo, por un lado estudia lo infinitamente pequeño como son las partículas fundamentales conocidas como quarks que componen los átomos, mientras que en el otro extremo también se ocupa de los lejanos y gigantescos fenómenos astronómicos como son los quásares, los agujeros negros o los movimientos que se producen entre las galaxias del universo. Por otro lado la física trata de dar una respuesta científica a las grandes preguntas de la humanidad, gracias a la física disponemos de teorías como el Big Bang que explican el origen del universo, la teoría de cuerdas nos explica la composición en última instancia de la materia y la energía, mientras otras teorías nos abren la puerta a la existencia de universos paralelos al nuestro que vivimos.

Por otro lado la física es el pilar básico y fundamental de otras ciencias como la ingeniería, la electrónica o la astronomía, sería imposible diseñar un televisor sin tener conocimientos de las leyes electromagnéticas, fabricar un motor de combustión sin los conocimientos de la termodinámica o disponer de la fibra óptica sin tener los conocimientos de la mecánica ondulatoria, gracias a la física tenemos satélites que orbitan alrededor de la tierra permitiéndonos enviar y recibir señales de radio, disponemos de telescopios que analizan la composición de otros planetas y galaxias, hemos desarrollado sistemas de transporte como el coche, el avión, el barco, el ferrocarril o los transbordadores espaciales, sin la física la tecnología actual que disponemos no sería un realidad.

La física es una ciencia práctica que se apoya en la experimentación con la finalidad de comprobar y validar leyes y teorías, a través de los siglos la tecnología empleada en la experimentación ha avanzado de la mano de los conocimientos físicos que se descubrían, al inicio Galileo Galilei disponía de una maqueta de madera por dónde deslizaba esferas a distintas inclinaciones que el propio se había fabricado, hoy en día disponemos de complejos y tecnológicos aceleradores de partículas que investigan las interacciones y partículas fundamentales que componen la materia así como telescopios y sondas espaciales que nos permiten obtener información sobre otros planetas, estrellas o galaxias.