Cifras significativas

Aquí veremos como se realiza un uso correcto de las cifras significativas en una medida.

Instrumentos y medidas

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4 ) Cifras significativas

En la medida de temperatura del ejemplo del capítulo anterior:

t = (97,5±0,5)ºC

Este valor 97,5ºC, está compuesto por 3 cifras (un 9, un 7 y un 5) de estas 3 cifras el 5 no es seguro pues está afectado por la incertidumbre de la medida. Las otras dos cifras el 9 y el 7 son cifras seguras, ellas no están afectadas por la incertidumbre.

En una medida, las cifras significativas  son todas las cifras seguras y una única cifra insegura, que corresponde al último dígito de la medida. Cuando realizamos una medida, la debemos expresar utilizando sólo las cifras significativas.

En los siguientes ejemplos explicitaremos algunas reglas:

* 0,0037 kg, en este caso hay 2 cifras significativas el 3 y el 7, los ceros que indican el lugar decimal, es decir los ceros a la izquierda del primer número diferente de cero no son cifras significativas.

* 30,2 L, aquí son 3 cifras significativas, el 3 el 0 y el 2. Los ceros que quedan entre dos cifras significativas son significativos.

* 7,100 m, en este último ejemplo son 4 cifras significativas. Los ceros a la derecha del último número diferente de cero son significativos.

Si comparamos dos medidas: 31 cm y 31,0 cm, parecería que no hay diferencia, pero sí la hay. Las cifras significativas de 31 cm son dos, significa que tiene una cifra segura (el 3) y una cifra insegura (el 1). El 31,0 cm, tiene tres cifras significativas, dos cifras seguras (el 31) y una cifra insegura (el 0).

En este ejemplo hemos tomado como incertidumbre la apreciación del instrumento. Esto significa que la medida 31,0 cm es más precisa que la 31 cm, en esta última el margen de incertidumbre es mayor.

A continuación les dejo un link para que prueben si pueden indicar cuantas cifras significativas tienen los siguientes números.

http://www.educaplus.org/formularios/cifrassignificativas.html

Y más abajo les dejo un enlace con un video explicativo de como usar las cifras significativas en las medidas.

http://aulasvirtuales2.uruguayeduca.edu.uy/mod/book/view.php?id=28764&chapterid=7496

Seguridad en el Taller - Las 5 S

Seguridad en el Taller

Las 5 S

Medidas

¿Qué es medir?

Definición 1: Determinar la longitud, extensión, 

volumen o capacidad de una cosa por comparación con 

una unidad establecida que se toma como referencia, 

generalmente mediante algún instrumento graduado con

 dicha unidad.

Definición 2. Una medición es comparar la cantidad 

desconocida que queremos determinar y una cantidad 

conocida de la misma magnitud, que elegimos como 

unidad. Al resultado de medir se le denomina medida.

Medidas

Cuando estudiamos un fenómeno físico en forma experimental registramos las observaciones, sean ellas cualitativas como cuantitativas. Los datos cuantitativos se obtienen realizando mediciones de las diferentes magnitudes relacionadas al fenómeno que estamos estudiando.

Realizar una medición significa obtener un número denominado MEDIDA, que es la relación entre el valor desconocido que queremos determinar y un valor conocido de la misma magnitud que elegimos como unidad.

Por ejemplo, si deseamos medir el volumen de agua que hay en un balde, podemos tomar un vaso como unidad e ir contando el número de vasos llenos de agua que es posible extraer de él. Pero si deseamos que la medida tenga un carácter universal es necesario utilizar unidades como el m³, litro, etc.

¿EXISTE LA MEDIDA EXACTA?

Por diferentes y variados motivos es imposible obtener una medida exacta de una magnitud, siempre las medidas están afectadas por cierta inseguridad, denominada incertidumbre o error. Cuando realizamos una medición debemos tratar de encontrar el valor más probable de la medida e indicar cuál es el margen de incertidumbre. El valor de dicha incertidumbre depende principalmente de dos factores:

• La apreciación del instrumento que se utilice.
• La estimación de la medida que realice el operador del instrumento.

Apreciación de un instrumento

De los instrumentos destacaremos dos características importantes:

• El alcance  es la mayor medida que se puede realizar con él.
• La apreciación es la menor variación de la medida que podemos registrar con dicho instrumento.

En los instrumentos con escala, la apreciación es el valor entre dos divisiones consecutivas, por ejemplo, las reglas que utilizamos habitualmente tienen una apreciación de 1 mm. Si el instrumento es digital, la apreciación es el menor cambio que se pueda registrar con él. 

<< Cuanto mayor es la apreciación de un instrumento mayor será la incertidumbre de las medidas obtenidas.>>

Ejemplo 1 

Indica el alcance y la apreciación de la escala del amperímetro.

Figura 1 - Amperímetro

El alcance del amperímetro es de 10 A, el máximo valor que indica la escala.
El intervalo entre dos números consecutivos es de 5 A, y entre ellos hay 5 marcados (con rayas más largas) de 1 A cada uno.
A su vez, cada pequeño intervalo está dividido en dos partes (con rayas más cortas) cuyo valor es de 0,5 A cada una. A partir de estas observaciones, concluimos que la apreciación (valor del intervalo más pequeño) es de 0,5 A. 

Apreciación =         alcance        = 10 A  ⇒ Apreciación = 0,5 A

                        Nº de divisiones     5 A

Estimación de una medida

¿Qué velocidad indica el instrumento de la figura 2?

La aguja del velocímetro no coincide con una marca de la escala, por lo tanto para acercarnos al valor más probable de velocidad, tendremos que subdividir " a ojo" el intervalo y estimar un valor.

Cada intervalo entre dos marcas consecutivas (apreciación) es de 10 km/h, una primera aproximación sería suponer que la aguja está más cerca del medio, entre 70 y 80 km/h. Al no tener la poder de hacer más específica la estimación de la medida, se divide la apreciación entre 2 (10 km/h dividido 2 = 5 km/h). 

Considerando el valor de 5 km/h para la estimación, la medida de la velocidad expresada de forma correcta sería:

V = ( 75 ± 2,5) km/h

¿Qué significa esta notación?

Significa que el valor más probable de la velocidad es de 75 km/h, pero considerando el margen de incertidumbre de la medida, cualquier valor entre 72,5 km/h (75 - 2,5) y 77,5 km/h ( 75 + 2,5 ) es posible.

Aquí les dejo varios ejercicios para que practiquen, no son obligatorios, pero pueden entregarlos en clase (en una hoja individual) y se los adiciono a su calificación.

1) La figura 1 nos muestran seis probetas con agua. Para cada una de ellas indica:

a)El alcance.

b)La apreciación.

c)La estimación de cada medida.

d)El volumen que indica cada probeta

Figura 1. Haz clic para ver la imagen mas grande

2) Realiza el dibujo de tres probetas que tengan las siguientes características:

• Probeta 1: Alcance = 100mL y Apreciación= 5mL
• Probeta 2: Alcance = 40mL  y Apreciación 2mL
• Probeta 3: Alcance = 30mL y Apreciación = 1mL

A continuación les dejo un enlace con información adicional a la medición:

http://rea.ceibal.edu.uy/contenidos/areas_conocimiento/mat/midiendolongitudes/qu_es_medir.html

¿Cómo hacer una pila de limón?

Aquí debajo les cargo el video que muestra como hacer una pila de limón

Alessandro Volta, inventor de la pila eléctrica (1745-1827)

Alessandro Volta, inventor de la pila eléctrica (1745-1827)

Todos los modelos de pilas que se fabrican actualmente se basan en el principio descubierto por Volta

El científico inventó la denominada Pila de Volta, precursora de la batería eléctrica. Su trabajo resultó crucial para la historia de la ciencia, ya que, por primera vez, logró que se produjera un flujo estable de electricidad. La pila estaba hecha con discos de plata y discos de zinc, colocados de forma alterna y separados por discos de cartón embebidos en salmuera.

El científico

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio VoltaEl físico italiano Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, hijo de Felipe Volta y de la condesa María Magdalena Inzaghi, nació en Como (Italia) el 18 de febrero de 1745. Recibió una esmerada formación humanista. Sin embargo, al empezar la enseñanza superior, se decantó por las ciencias. A los 18 años ya había descubierto algunas de las claves fundamentales de la electricidad y mantenía relación epistolar con algunos de los principales científicos europeos. En el año 1774, fue nombrado profesor de Física de la Escuela Real de Como. Entre los años 1776 y 1778 se dedicó a la química y descubrió y aisló el gas de metano. Un año más tarde, en 1779, fue nombrado profesor titular de la Cátedra de Física Experimental en la Universidad de Pavia. En 1800 comunicó su invento de la pila a la Royal London Society. La prestigiosa institución comprobó su buen funcionamiento y  reconoció públicamente el mérito de su descubrimiento.




Su descubrimiento

Descubrimiento Alessandro Volta llevó a cabo, con éxito, diversas investigaciones a lo largo de su vida: por ejemplo, descubrió y aisló el gas metano, y perfeccionó el electróforo inventado por Johannes Wilcke, un dispositivo que genera electricidad estática. Sin embargo, su gran aportación a la ciencia, y a la humanidad, fue el descubrimiento de la pila voltaica. A fines del siglo XVIII no se conocía prácticamente nada acerca de la electricidad y su estudio se centraba casi exclusivamente en la electricidad estática. En 1780, Luigi Galvani observó que el contacto de dos metales distintos con el músculo de una rana originaba corriente eléctrica. A Volta le interesó el trabajo de Galvani y comenzó a experimentar únicamente con metales, llegando a la conclusión de que el tejido muscular animal no era necesario para producir corriente eléctrica. En 1800 realizó con éxito la demostración del funcionamiento de la primera pila eléctrica, demostración que validó su tesis. La pila estaba hecha con discos de plata y discos de zinc, colocados de forma alterna y separados por discos de cartón embebidos en salmuera. Cuando el extremo superior y el inferior de la pila se unían mediante un cable, se producía un flujo de corriente eléctrica que, por primera vez, era constante; a diferencia de la botella de Leiden, que descargaba de una sola vez toda la electricidad almacenada. Gracias al invento de Volta, los físicos pudieron empezar a trabajar con corrientes eléctricas que podían establecer y cortar a voluntad. Asimismo, se podía reforzar o reducir la corriente añadiendo o retirando discos. Poco después, otros investigadores descubrieron que la corriente eléctrica procedente de estas pilas se podía utilizar para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno; una posibilidad que, por sus aplicaciones, abría un campo más de investigación para la ciencia.



Curiosidades

Alessandro Volta efectuó ante Napoleón una demostración de su descubrimiento En 1801, el físico efectuó ante Napoleón una demostración de su descubrimiento. El emperador reconoció su aportación a la ciencia otorgándole el título de conde, nombrándolo senador de Lombardía y otorgándole la Medalla de Oro al Mérito Científico. En 1815, tras la caída del régimen napoleónico, el Gobierno Imperial de Viena le designó como director de la Facultad de Filosofía de la Universidad de Padua. También fue invitado a formar parte de la prestigiosa  Royal Society de Londres. En su honor, la unidad de medida de la diferencia de potencial eléctrico se denomina voltio, y un cráter de la Luna lleva su apellido.


La vida de Alessandro Volta

https://www.youtube.com/watch?v=g_QftoD1D7s

Club de Ciencias

Les dejo información sobre lo que se ha trabajado en los Clubes de Ciencia de nuestro país para que tengan idea como es el funcionamiento, y cuales han sido las investigaciones realizadas por los muchachos.


A continuación les dejo el siguiente enlace con un pdf sobre los anteriores trabajos del año 2016

LIBRO FERIA DE CLUBES DE CIENCIA:

https://www.dropbox.com/s/p9q7g3311cvkysm/libro_feria_clubes_ciencia2016.pdf?dl=0

«La ciencia es una sola luz, e iluminar con ella cualquier parte es iluminar con ella el mundo entero»

Isaac Asimov     

Les dejo además dos enlaces más, el primero es el reglamento de los clubes de ciencia, y el segundo es un complemento de información de como es ésta modalidad de trabajo. 

REGLAMENTO DE CLUBES DE CIENCIA:

https://www.dropbox.com/s/o5o9gb7iobxf4p5/reglamento_clubes_ciencia2014%20%281%29.pdf?dl=0

COMUNICACIÓN CIENTÍFICA PARA CLUBES:

https://www.dropbox.com/s/4mcz79q4izp2fci/comunicacion_cientifica_para_clubes.pdf?dl=0


Por último les dejo un último enlace para que ingresen a la página del MEC, en donde tiene un apartado con información sobre el armado de stands.

Organización general del curso

Organización general del curso

ᐤ Programa del curso

http://planeamientoeducativo.utu.edu.uy/portal/images/Programas/Vigentes/Educacion_Media_Basica/FPB/CIENCIAS_EXPERIMENTALES/Ciencias_Exp_Intro.pdf

ᐤ Pautas de trabajo (Metodología)

A lo largo del año lectivo se trabajarán la temática estipulada por el programa tanto de forma individual como coordinada con el Taller de Electricidad, para lograr una mejor asimilación de los contenidos. 

La coordinación de actividades con otras asignaturas como así con el Taller apunta a que los estudiantes puedan alcanzar los logros de aprendizaje propuestos y se genere un aprendizaje significativo en el proceso.

Se propone una articulación del curso en secuencias didácticas cortas contextualizadas a la realidad del estudiantado, con una evaluación escrita, oral y/o práctica al final de cada secuencia. 

ᐤ Pautas de evaluación

La evaluación será acorde al proceso evolutivo del estudiante respecto a su trayecto por la asignatura que contemplará las participaciones orales de cada uno, así como su desempeño actitudinal en el grupo, especialmente en los trabajos en equipos y en actividades prácticas o experimentales. Se enfatizará en la valoración de competencias adquiridas y/o desarrolladas por parte del estudiantado, así como la asimilación de saberes y procedimientos que se traten.

Debido a que la organización del curso será en secuencias didácticas acotadas, se realizarán al  final de cada secuencia una prueba oral, escrita y/o práctica o experimental buscando una rápida visualización de la evolución del estudiante, pudiendo, de ser necesario, realizar una reprogramación  que adecue a la evolución del curso.

ᐤ Cronograma del curso (tentativo)

ᐤ Bibliografía

- ASKELAND, Donald. La ciencia e ingeniería de los materiales. México. Gruop Editorial Americana. 1987

- DÍAZ Jorge. Física Experimental. Tomo 1. Buenos Aires. Kapelusz. 1973

- ESQUEMBRE Fransico. "Fislets: Enseñanza de la física con material interactivo. España. Pearson Prentice Hall. 2004

- FRANCO Ricardo. Tecnología industrial I. Argentina. Santillana. 2000

- FITZGERALD Richard. Mecánica de materiales. México. Alfaomega.

- HEWITT Paul. Físca conceptual. Limusa. 1995.

- MAIZTEGUI Alberto. Introducción a las mediciones de laboratorio. Buenos Aires. Kapelusz. 1980.

-SEARS Francias. Física. Madrid. Aguilar 2ª edición. 1981.

-SHACKELFORD James. Introducción a la ciencia de los materiales para ingenieros

ᐤ Unidades