GUIÓN 1. MEDIDAS DIRECTAS. ESTIMACIÓN DE ... - Laser.uvigo.es

Laboratorio de Ampliación de Física - E.T.S.I.I. Curso 2006–2007GUIÓN 1. MEDIDAS DIRECTAS. ESTIMACIÓN DE INCERTIDUMBRES.ObjetivosEn esta práctica se introducen conceptos básicos necesarios para el tratamiento y análisis demedidas de magnitudes físicas con especial atención a la estimación del error (incertidumbre) enmedidas directas, tanto aisladas como repetidas.Materiales1 polímetro digital.4 resistencias.1 reostato.Cables de conexión y conectores varios.IntroducciónLos conceptos básicos relacionados con las magnitudes físicas, la medida, la teoría de errores y eltratamiento de datos experimentales están detallados en el guión 0 (ver referencia R1). En estepráctica es necesario conocer los contenidos del guión 0 de las páginas 1-16.Actividad 1. Medidas directas aisladas con instrumentos simples.El polímetro es un instrumento para la realización de medidas eléctricas que combina unamperímetro para medir corrientes, un voltímetro para medir diferencias de potencial (tensiones) yun óhmetro para medir resistencias. Para todas estas funciones se dispone de varios alcances quese seleccionan mediante un conmutador. En esta sesión emplearemos la función óhmetro paraobtener medidas de resistencia y su incertidumbre absoluta y relativa.Guión 1: Medidas directas. Estimación de incertidumbres - 1

Laboratorio de Ampliación de Física - E.T.S.I.I. Curso 2006–2007Toma de datos.1. Caracterización de las resistencias.1.1 Anote el código de colores de cada resistencia en la tabla 1.1 (at1.1).1.2 Seleccione la función óhmetro del polímetro colocando el conmutador circular en laposición Ω. Mida una resistencia empleando todos los alcances posibles y anote losresultados en la tabla 1.2 (at1.2). Cuando la lectura en un alcance no sea válida, refléjelo asíen la tabla. Repita la operación con todas las resistencias.1.3 Realice un esquema de las conexiones tal y como las ha realizado en el laboratorio(Esquema 1.3).Tratamiento de datos.2. Comparación de los valores nominales y las medidas.2.1 Complete la tabla 1.1. con el valor nominal y la tolerancia relativa de cada resistencia, enbase al código de colores. Especifique también el intervalo de tolerancia en valor absoluto.2.2 Complete la tabla 1.2 con las incertidumbres absolutas de todas las medidas realizadas.Utilice la tabla de especificaciones del polímetro (anexo 1) para encontrar el valor de laresolución (dgt) y la expresión de la precisión correspondiente a cada alcance (laincertidumbre evaluada de esta forma en base a la resolución y la precisión del instrumentode medida las denominamos incertidumbre sistemática).2.3 Escriba correctamente los resultados de las medidas de las resistencias mediante el redondeoadecuado de la incertidumbre y del valor de la medida, de forma que no se escriban cifrasque no sean significativas (at1.2).2.4. Compare los valores medidos en los diferentes alcances. ¿Qué alcance ofrece la menorincertidumbre?2.5. Traslade a la tabla 2.1 los valores nominales y la medida con menor incertidumbre de lasobtenidas en la tabla 1.2 para cada resistencia. Compare los valores nominales con losvalores medidos ¿son coincidentes?Guión 1: Medidas directas. Estimación de incertidumbres - 2

Laboratorio de Ampliación de Física - E.T.S.I.I. Curso 2006–2007Actividad 2. Medidas directas repetidas. Estimación del error aleatorio.Toma de datos.3. Caracterización de la resistencia del reostato.3.1 Conecte el polímetro de forma que pueda medir la resistencia del reostato entre el terminalde color rojo y uno de los terminales de color negro. Realizar un esquema de las conexionestal y como se ha realizado en el laboratorio (esquema 3.1).3.2. Sitúe el cursor del reostato aproximadamente en el centro. Obtenga la lectura en el polímetroy anótela en la tabla 3.1 (seleccione el alcance más adecuado). Lleve el cursor del reostatohasta uno de los bordes.3.3 Repita el apartado 3.2 hasta obtener 8 valores de la resistencia del reostato.3.4. Anote (at3.1) los valores de resolución (dgt) y la expresión de la precisión correspondienteal alcance empleado en las medidas de los apartados 3.2 y 3.3.Tratamiento de datos.4. Caracterización estadísticas de la muestra de valores de resistencia del reostato.4.1. Calcule la incertidumbre sistemática (ver apartado 2.2) de cada medida completando la tabla3.1.4.2. Calcule la media aritmética, la desviación típica de la muestra y la desviación típica de lamedia completando la tabla 3.2.4.3. Escoja al azar uno de los datos de la tabla 3.1 y evalúe su incertidumbre total considerandola componente sistemática y aleatoria de la incertidumbre (at3.3). Compare los valores de laincertidumbre sistemática y aleatoria.4.4 Evalúe la incertidumbre sistemática de la media (at3.3.) en base a las incertidumbressistemáticas de cada medida de la tabla 3.1. Evalúe la incertidumbre aleatoria de la media(at3.3) en base a los resultados del análisis estadístico en la tabla 3.2. Calcule laincertidumbre total de la media aritmética (at3.3). Compare los valores de la incertidumbresistemática y aleatoria.Guión 1: Medidas directas. Estimación de incertidumbres - 3

Laboratorio de Ampliación de Física - E.T.S.I.I. Curso 2006–2007Discusión y análisis5. Discusión de los resultados.5.1 Resumir los resultados más importantes y realizar una breve discusión considerando losaspectos siguientes:- ¿Qué parámetro caracteriza la incertidumbre aleatoria de una medida directa aislada?- ¿Qué parámetro caracteriza la incertidumbre aleatoria de la media de N medidas directas?- ¿Qué parámetro caracteriza la incertidumbre sistemática de la media de N medidasdirectas?- ¿Se puede estimar el error aleatorio en base a una sola medida directa?ReferenciasR1Material en fotocopiadora: “Magnitudes físicas y medidas. Teoría de errores”.Guión 1: Medidas directas. Estimación de incertidumbres - 4

Laboratorio de Ampliación de Física - E.T.S.I.I. Curso 2006–2007Anexo 1: Detalles del manual del polímetro digitalGuión 1: Medidas directas. Estimación de incertidumbres - 5