AREA DE FISICA UNIDAD 1: La Física

Presentación del tema: "AREA DE FISICA UNIDAD 1: La Física"— Transcripción de la presentación:

1 AREA DE FISICA UNIDAD 1: La Física
1-1 Introducción. Cantidades físicas, patrones y unidades 1-2 Estándares de longitud, masa y tiempo 1-3 Análisis dimensional, conversión de unidades 1-4 Cálculo de errores. Errores sistemático, casuales y de apreciación 1-5 Propagación del Error en Mediciones Indirectas

2 LA FISICA AREA DE FISICA
1-1 Introducción. Cantidades físicas y unidades LA FISICA Es una de las ciencias mas básica en la ingeniería. Se dedica al estudio de los fenómenos naturales. Se sustenta en observaciones, experimentaciones y mediciones cuantitativas. Las mediciones se asocian a cantidades físicas o magnitudes. Para medir, se definen estándares de medición.

3 AREA DE FISICA 1-2 Estándares de longitud, masa y tiempo Unidades de medición Una unidad es una cantidad física particular con la que se comparan otras cantidades del mismo tipo para expresar su valor. 5cm Un metro es una unidad establecida para medir longitud En base en la definición, se dice que el largo del tornillo es 0.05 m o 5 centímetros

4 AREA DE FISICA MAGNITUDES FUNDAMENTALES DERIVADAS etc MAGNITUD PATRÓN
SÍMBOLO longitud metro m masa kilogramo kg tiempo segundo s temperatura Kelvin K cantidad de sustancia mol intensidad de la corriente Ampere A intensidad de la luz Bujía o candela b - cd etc

5 longitud masa tiempo AREA DE FISICA
En la mecánica, son tres las magnitudes fundamentales longitud masa tiempo

6 Distancia entre dos puntos en el espacio
AREA DE FISICA Longitud (SI) Distancia entre dos puntos en el espacio Un metro (m), es la longitud de la ruta recorrida por una onda luminosa en el vacío en un intervalo de tiempo de 1/ segundos. 1 m

7 Masa (SI) AREA DE FISICA
El Kilogramo (Kg) se define como la masa de un cilindro de aleación platino-iridio conservado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, Francia

8 Tiempo (SI) AREA DE FISICA
El segundo (s), se define como la duración de veces el periodo de vibración de la radiación del átomo de cesio 133. Reloj atómico de fuente de cesio

9 AREA DE FISICA 1-3 Análisis dimensional, conversión de unidades Sistema SI: Sistema internacional de unidades establecido por el Comité Internacional de Pesos y Medidas. Dichas unidades se basan en definiciones estrictas y son las únicas unidades oficiales para cantidades físicas. Unidades usuales en EUA: Unidades más antiguas todavía de uso común en Estados Unidos, pero las definiciones se deben basar en unidades SI.

10 AREA DE FISICA

11 AREA DE FISICA Tabla de conversión de unidades SI - Ingles

12 AREA DE FISICA Ejemplo 1: Convertir 12 in. a centímetros
Paso 1: Escriba la cantidad a convertir. 12 in Paso 2. Defina cada unidad en términos de la unidad deseada. 1 in. = 2.54 cm Paso 3. Para cada definición, forme dos factores de conversión, uno como el recíproco del otro.

13 AREA DE FISICA Del Paso 3. tome
Del Paso 3. tome Paso 4. Multiplique por aquellos factores que cancelarán todo menos las unidades deseadas. Trate algebraicamente los símbolos de unidades. ¡Mala elección! ¡Respuesta correcta!

14 AREA DE FISICA Ejemplo 2: Convertir 60 mi/h a unidades de m/s sabiendo que 1 mi = 1609,3m Podemos ir directamente al Paso 4, escribiendo algebraicamente la expresión:

15 AREA DE FISICA milí m 1.10-3 1mm (milímetro) 1.10-3m = 1mm micro 
Para medidas pequeñas milí m 1.10-3 1mm (milímetro) 1.10-3m = 1mm micro  1.10-6 1m (micrometro) 1.10-6m = 1m nano n 1.10-9 1nm (nanometro) 1.10-9m = 1nm pico p 1pm (picometro) m = 1pm Para medidas grandes Kilo K 1.103 1Km (kilómetro) 1.103m = 1Km Mega M 1.106 1Mm (megámetro) 1.106m = 1Mm Giga G 1.109 1Gm (gigámetro) 1.109m = 1Gm Tara T 1.1012 1Tm (Tarámetro) 1.1012m = 1Tm

16 AREA DE FISICA Proceso de Medición ¿qué medimos? el objeto
¿con qué medimos? el instrumento MAGNITUD PATRÓN longitud metro ¿en base a qué medimos? sistema de referencia o patrón ¿quién mide? el operador

17 Magnitud es todo lo que se puede medir. Medir significa comparar.
AREA DE FISICA 1-4 Cálculo de errores. Errores sistemático, casuales y de apreciación La física es una ciencia experimental. Que sea una ciencia experimental significa que los fenómenos en análisis deben observarse y medirse. Proceso de Medición Cualquier proceso de medición, tiene como resultado definir una magnitud física y dar como resultado la cantidad. Magnitud es todo lo que se puede medir. Medir significa comparar.

18 AREA DE FISICA Todos los actores involucrados en el proceso de medición, contribuyen a que se produzcan errores o incertezas en el proceso. Error : indeterminación o incerteza propia del proceso de medición y no lo tomamos como si fuera una equivocación por el operador. Todo resultado experimental o medida hecha en el laboratorio debe presentarse siempre acompañada del valor estimado del error de la medida y a continuación, las unidades empleadas.

19 AREA DE FISICA Clasificación de los Errores (Según su proveniencia):
Apreciación: Este error es invariable y propio del instrumento, y no puede ser eliminado o reducido en forma alguna. Surge de tener que apreciar una fracción de la menor división de la escala. Mientras mayor apreciación tenga un instrumento (es decir, mientras más pequeña sea la menor división de su escala), menor será el error de apreciación. Sistemáticos: pueden provenir de una imperfección o un ajuste inadecuado del instrumento de medida, de la aplicación de un método inadecuado, de la acción permanente de una causa exterior, etc. Accidental o casual: Son aquellos que se cometen en forma azarosa, es decir, no podemos predecir cuales son las causas y corregirlas. Son originados por factores accidentales o aleatorios entre los cuales se encuentran las imprecisiones de manipulación del operador que hace la medición. Es el único que se puede reducir a niveles despreciables aplicando criterios estadísticos, después de repetir la medición un número suficiente de veces.

20 AREA DE FISICA Estimación de errores en las medidas Como ya vimos
Medida directa de una magnitud física: Es cuando la magnitud física se determina por comparación directa de la lectura de un instrumento. Cualquier medida experimental debe ser repetida varias veces.  Cuando una magnitud se mide directamente con un instrumento bien calibrado  y sin errores accidentales, se acostumbra asignar como error absoluto el valor de la apreciación del instrumento. La apreciación de un instrumento esta relacionada con la sensibilidad (S) del aparato de medida. Sensibilidad (S): unidad más pequeña que el aparato puede apreciar si éste es analógico y la propia sensibilidad si es digital. Para algunos Autores:  X  S/2 (para los instrumentos analógicos)  X  S (para los instrumentos digitales)

21 Despejando el valor verdadero:
AREA DE FISICA Error Absoluto  Se define como Error Absoluto X de una medida, al valor absoluto de la diferencia existente entre el valor verdadero de la magnitud y el valor obtenido experimentalmente, es decir en donde: XV: valor verdadero y X: valor medido experimentalmente Despejando el valor verdadero: X X + X X  X Intervalo de inseguridad de la medición

22 AREA DE FISICA A los efectos de poder comparar distintas mediciones, suele ser de utilidad, calcular el Error Relativo o el Error Relativo Porcentual de la medida.  Error relativo  Error relativo porcentual

23 AREA DE FISICA Ejemplo: Si medimos la longitud de un cuerpo de 1,5 metros de largo, con una regla que tiene un error absoluto, dado por la apreciación del instrumento, de 1 mm, el error relativo y el error relativo porcentual para esta medición será: Pero si en cambio, con el mismo instrumento, medimos el espesor de una chapa de acero de 2 mm, obtenemos que Observamos entonces que el cálculo del error relativo nos provee un criterio de selección de métodos de medición; resulta claro que la segunda medición realizada es de menor calidad que la primera. En consecuencia es recomendable, en este caso, medir esa longitud con otro instrumento, por ejemplo con un calibre.

24 1-5 Propagación del Error en Mediciones Indirectas
AREA DE FISICA 1-5 Propagación del Error en Mediciones Indirectas Considere el caso de una medición indirecta, donde el valor deseado de la magnitud no se obtiene directamente a partir de algún instrumento , sino que se evalúa a través de una fórmula o expresión analítica. Por ejemplo, el volumen de un cilindro Si el radio se midió con un error absoluto R y la altura con un error h, ¿qué valor habrá que asignar a V para escribir la medición acotando el error? Para calcular V, es necesario saber como se propaga el error considerando los errores R y h.

25 Error de una Suma o Resta
AREA DE FISICA Error de una Suma o Resta Es el caso donde la medición indirecta es el resultado de una suma o resta de mediciones directas, por ejemplo el perímetro de un cuadrado Si tenemos: el error de apreciación cometido es la suma de los errores de apreciación cometidos en la medición directa

26 Error de un Producto o cociente
AREA DE FISICA Error de un Producto o cociente Es el caso donde la medición indirecta es el resultado de la multiplicación ó división de mediciones directas. Por ejemplo la velocidad El error relativo cometido es la suma de los errores relativos cometidos en la medición directa.

27 AREA DE FISICA Ejemplo: Queremos medir el volumen de un cilindro y tomamos las medidas del radio y la altura con un calibre que tiene un error absoluto ó de apreciación X=0,1mm. Realizadas las mediciones, se obtienen los siguientes resultados: diámetro D=8,3mm altura h=32,7mm Calcular el volumen del cilindro y expresar el resultado con el error cometido.