EXPERIMENTACION UNIVERSO QUE QUEREMOS ESTUDIAR QUEREMOS saber: ¿Cómo funciona? ¿Cómo evolucionará en el tiempo? EXPERIMENTACION SISTEMA Obtenemos información Porción “representativa” del universo de estudio Interpretamos experimentación EXPERIMENTACION, ETAPAS ¾ DEFINIR EL SISTEMA DE ESTUDIO Y SUS FRONTERAS ¾ PREDECIR SU EVOLUCIÓN (efectuar hipótesis) ¾ APRENDER A MEDIR. (Seleccionar set up, obtener datos) ¿? ¾ ADQUIRIR UNA METOLOGÍA DE TRABAJO. (Organizar datos) ¿? ¾ REGISTRAR/ ANALIZAR LOS RESULTADOS¿? ¾ INFORMAR LOS RESULTADOS (presentarlos) ¿? ¾ RECONOCER LA BONDAD O LÍMITES DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS ¾ discutir si la hipótesis fue validada/descartada experimentación Entrada= acciones respuesta= SISTEMA f(entrada) Salida= respuesta ANTES DE COMENZAR UNA EXPERIENCIA Definir el sistema que se va estudiar y sus fronteras. (Objeto) Hacer un esquema del sistema (Modelo) Seleccionar instrumento mas adecuado. Anotar todas las magnitudes que se considere relevante medir Explicitar, por escrito, todas las aproximaciones realizadas y discutir cómo verificar su validez Explicitar el marco teórico ¿Qué debemos hacer y cómo? Medir... SISTEMA+UNA MAGNITUD Comparar el objeto con un patrón adecuado. Medir significa interactuar... ¿Qué cosas interactúan? Un instrumento, un objeto y un operador. INSTRUMENTO DE MEDIDA MÉTODO DE MEDICIÓN Indica como se debe hacer interactuar el objeto con el instrumento (incluye al sistema de unidades) – ¿Qué obtengo de este hecho? Una medida o resultado. Medición OBJETO (MENSURANDO) INSTRUMENTO MEDIR OPERADOR El resultado es el número de veces que se encuentra la unidad o patrón en la magnitud medida. (depende del sistema de unidades y es independiente del proceso de medida) disquete- regla AMBIENTE- TERMOMETRO 6 5 4 Long=4,35 cm 3 2 1 cm Temperatura=20*C Medición Interesante: • ¿Influye de alguna manera el observador en el resultado? En principio no puede alterar al sistema… Puede haber error de definición • ¿Influye de alguna manera el proceso de medición sobre el sistema a medir? -Medir una mesa (sí y no…) -Medir una temperatura (sí) • ¿Existe un valor verdadero de la magnitud a medir? • ¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar el resultado? • ¿Qué pasará si realizamos la medida varias veces? Medición ¿Existe un valor verdadero de la magnitud a medir? Regla (41,6-41,7)cm Es el intervalo más pequeño que contiene el valor deseado Error (incerteza) asociado con la determinació determinación del resultado de una medició medición Medición El “Valor Verdadero” de una medida es algo abstracto e imposible de medir y conocer. Lápiz-regla Indefinición extremo- saco punta Rugosidades atómicas ¿? Medición, Incerteza Incerteza en las Mediciones Importante: las medidas no son simples números exactos sino que consiste un intervalo de números en el cual tenemos confianza que se encuentre el valor esperado: X - Δ X ≤ Xm ≤ X + Δ X A Δ X lo llamaremos Incertidumbre (error, incerteza) de la medida. ERROR medida a la diferencia entre el valor verdadero y el valor obtenido Resultado sobre la recta numérica ¿Cómo expresaremos el resultado incluyendo al intervalo de incertidumbre? Resultado = ( X ± ΔX) unidades Para el ejemplo anterior en que el intervalo de confianza era [41,6;41,7] cm el resultado: (41,65 ± 0,05) cm Medición, Errores Factores que influyen en la magnitud de la incertidumbre: • La mínima división que podemos resolver con algún método de medición (incertidumbre de apreciación)(Limitación del instrumento) • Falta de resolución del objeto a medir (incertidumbre de indeterminación)(Vista: solo permite apreciar hasta algunas décimas de milímetro. Tiempo de reacción (cronómetro). ) • Interacción del instrumento con el objeto a medir (incertidumbre de interacción)(Distinta presión al colocar el objeto a medir entre dos topes. Influencia del termómetro al lograr un equilibrio térmico. ) • Imperfección o mala calibración del instrumento (error de calibración) • Fluctuaciones que no tienen origen evidente (incertidumbres casuales o estadísticas) Errores- sistemáticos y casuales SISTEMATICOS- Algunos ejemplos: • Error de cero en el calibre • (INSTRUMENTAL) • Error de paralaje, criterio de enrase • (PERSONALES) • No considerar variable en determinación magnitud. (DE MÉTODO) CASUALES, características •Es el error que aparece de manera aleatoria. Es indeterminado (positivo o negativo). •Es inherente al proceso de medición. •Puede reducirse, pero no anularse. Medición, Errores Instrumentos analógicos La aguja se detiene en un punto que puede coincidir más o menos con una división de la escala. Esa división es la que leemos nosotros en el acto de la medida directa. Con instrumentos de medición analógicos es importante la corrección de la postura física del cuerpo del lector de los datos. Medición, Errores Instrumentos digitales •Si no hay especificación, incertidumbre la unidad en la posición de la última cifra que despliegue la pantalla (el display), sino •Lo que figure en el manual técnico del instrumento. Medición •Precisión/Sensibilidad •Precisión/SensibilidadAsociada al instrumento o método de medición. •Exactitud •Exactitud •Resolución •Resolución •Error •Error Precisión(o Sensibilidad) Más preciso/sensible cuanto más pequeña sea la cantidad que puede medir. Umbral de sensibilidad: valor que corresponde a la menor división de su escala Exactitud: asociada a la calidad de la calibración del instrumento respecto a patrones de medidas aceptados internacionalmente . (Aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida.) Medición, Errores •Precisión/Sensibilidad •Exactitud •Resolución •Error RESOLUCION: Cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento. • ERROR (incertidumbre, incerteza): Desviación respecto al valor real de la variable medida. Exactitud y precisión c) Determinación menos precisa que a) b) Determinación más exacta y más precisa d) Determinación más exacta pero imprecisa EXACTITUD PRECISIÓN a) Determinación precisa pero inexacta Medición, Errores ¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar el resultado? ¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar el resultado? ¿Con cuántas cifras tiene sentido expresar el resultado? Cifras significativas Regla graduada en milímetros- asegurar nuestro resultado hasta la cifra de los milímetros o una fracción del mm (416 ± 1) mm ó (416,5 ± 0.5) mm 3 cifras significativas 4 cifras significativas (416,534 ± 1) mm Se debe redondear el dígito donde primero cae el error ¿Cómo presentar los resultados/ datos? Tablas Representación grafica Analizar/ Informar ¿Cómo registrar los resultados/ datos? Cuaderno de laboratorio • Fecha en la que se realizó el experimento. • Título del experimento • Breve descripción del propósito del mismo Dispositivo experimental: a) Incluir siempre un diagrama del dispositivo experimental. b) Dar información detallada de los aparatos utilizados: rangos de medición, sensibilidad, precisión de los instrumentos de medida, etc. • Método Experimental: Descripción del experimento, pasos seguidos, observaciones de interés. • Resultados y Discusión: Presentar resultados en tablas o gráficos. Cada magnitud debe ser expresada con el correcto número de cifras significativas, y debe estar acompañada de la correspondiente incertidumbre y unidades. Comparar los valores obtenidos con valores tabulados o predichos por algún modelo o teoría. Analizar los factores que pueden haber influenciado sus resultados • Conclusiones Analizar/ Informar ¿Cómo interpretar los datos? ¾Reconocer la bondad o límites de los resultados obtenidos ¾ Discutir si la hipótesis fue validada/descartada ¿Cómo presentar los datos y la interpretación? ¾INFORMAR LOS RESULTADOS (presentarlos) Título y objetivos del experimento Teoría Aparatos, instrumentos y materiales utilizados Procedimiento del experimento Datos y Observaciones Cálculos y Resultados Análisis de Resultados Conclusiones Bibliografía