Alcance y precisión en probetas

 

Errores sistemáticos

 

Cuidado:

• Cuando sólo hacemos UNA MEDIDA, la precisión es igual a la resolución o sensibilidad del aparato de medida.
• Cuando hacemos MAS DE UNA MEDIDA (por ejemplo para medir el tiempo que tarda un móvil en caer desde el techo al suelo), la precisión nos habla de la dispersión de las medidas.

Grifo que gotea y sequía

Observación

 

Todos tenemos en casa un grifo que gotea, pero nunca nos hemos parado a pensar el agua y dinero que perdemos por ese motivo. Vamos a investigarlo.

Tarea 1

a) Vamos a averiguar el tiempo que tarda en caer gota a gota 1 mL de agua con una bureta y un vaso de precipitados o un matraz Erlenmeyer. Para ello cada alumno con su móvil realizará una medida mientras el profesor controla la apertura y cierre de la llaves de la bureta.

Los resultados de estas medidas serán estos:

t₁ (s)   t₂ (s)    t₃ (s)   t₄ (s)   t₅ (s)   t₆ (s)   t₇ (s)   t₈ (s)  etc.. colocarlos en una tabla.

b)Ahora calcula el tiempo medio (promedio o media aritmética) que ha tardado en caer el volumen de 1 mL.

t promedio = _________ s = _________ s (aproximando a cuatro cifras significativas)

c)Para finalizar tienes que calcular el tiempo que tarda en caer 1 mL de agua gota a gota.

t goteo = ______ s/mL

Ahora calcula los mL y L de agua que caerán por tu grifo en un mes y en un año. Haz aquí debajo las operaciones.

Tarea 2

a) Mientras cae 1 mL de agua con la bureta algunos alumnos que no tienen móvil van a contar el número de gotas que caen.

gotas que ha caído = _________ gotas en un volumen de _______ mL

b) Señala ahora el tamaño de una gota de agua y expresa el resultado en mL/gota

Tamaño de una gota = _______ mL / gota

c) Para acabar vamos a hacer una suposición: las gotas de agua mientras caen se pueden considerar una esfera. Explica si te parece una buena suposición y por qué. (Contesta aquí debajo)

d) Calcula ahora el radio de una gota de agua mientras cae. Para ello te hace falta saber la ecuación que permite calcular el volumen de una esfera. Expresa en resultado en mm.

Haz una búsqueda en la Red. Haz los cálculos aquí abajo y ofrece una respuesta:

Radio de una gota de agua mientras cae = ________ mm

¿Puedes comprobar tus resultados con esta hoja de cálculo?

La escala del universo

 

El cubo y la densidad

Objetivos de este pequeño proyecto: Trabajar el concepto de densidad, cambios de unidades, concepto de comparar o relacionar, estimar y suponer.

Datos:

• Lado del recipiente cúbico: 1 dm
• Densidad del aire: 1,225 kg/m³ a 15ºC. Supongamos que es la misma a la temperatura que vas a hacer esta tarea.
• Sólo para el agua: 1 kg de agua ocupa un volumen de 1L
• Densidad del mercurio: 13,6 g/cm³
• Densidad del osmio (el metal más denso que existe): 22.59 g/cm³
• Datos del cubo de porexpán, poliestireno expandido o corcho blanco...en las imágenes.

Tareas:

1. Completa en tu cuaderno la tabla siguiente, realizando los cálculos necesarios y transformando las unidades cuando sea preciso, suponiendo que tienes 1 litro de cada sustancia.

2. ¿Cómo sabemos que hay aire a nuestro alrededor? ¿Cómo podrías demostrar que el aire pesa?

3. Cuando pesamos el cubo de cartulina lleno de aire está destapado, pero... ¿pesará lo mismo que tapado?

4. Dos clic tienen aproximadamente la misma masa (y por lo tanto pesan igual) que nuestro cubo lleno de aire. ¿Eres capaz de detectar con los ojos cerrados dos clic en tu mano? Haz la prueba, pero para evitar trampas (con el roce o con el ruido), será un compañero el que te sitúe los dos clic encima de una pañuelo de tela...si lo hacemos como en esta imagen, sentiremos los dos clics pero... ¡eso no vale!. Se trata de intentar sentir sólo su peso...

5. ¿Cuántas veces es mayor la masa del cubo lleno de agua que lleno de aire? 

6. ¿Cuántas veces es mayor la masa del cubo lleno de mercurio que lleno de agua?  

7. ¿Quién flota en quién? ¿Por qué?

• Porexpán y aire
• Porexpán y agua
• Acero en el agua (la densidad media del acero es de 7850 kg/m³)
• Mercurio y acero 

8. Volvamos a nuestro porexpán. ¿Cuántas veces es más densa el agua que el porexpan? ¿Cuántas veces es más denso el porexpán que el aire?

9. Si prensamos nuestro cubo de porexpán hasta conseguir tener 1 cm de altura (manteniendo la superficie)... ¿Cuál sería ahora su masa? ¿Y su volumen? ¿Y su densidad?

10. Si observas la imagen de debajo verás el porexpán al microscopio. ¿Qué te sugiere la imagen? ¿Será igual la imagen cuando lo prensemos?

11. El poliestireno expandido se usa como aislante térmico y acústico, además de usarse como material para fabricar plantillas de gel para los pies. Investiga en la red sus propiedades y trata de explicar por qué tiene estos usos.

Múltiplos y submúltiplos

póster de multiplos y submu... by frodríguez_30 on Scribd

Espesor de una capa de óxido de una barra metálica

Un alumno de 4ºE nos ha traído una barra de metal afirmando que es de magnesio. Esta barra parece que tiene un uso en las calderas de calefacción.  Primera hipótesis a comprobar: 
A. ¿La barra de metal será de magnesio puro como afirma nuestro alumno?

A continuación nos proponemos un reto más difícil: 

B. Calcular el espesor de la capa de óxido que recubre a la pared lateral de la barra. 
Las dos bases del cilindro están brillantes por lo que supondremos que están sin oxidar. Hemos buscado en la red la densidad del óxido de magnesio (d MgO = 3,58 g /cm3).

El problema de las esponjas

Frecuentemente observamos que unas esponjas (las más grandes) absorben más cantidad de agua que otras (las más pequeñas), pero y ¿si queremos comparar esponjas de diferentes materiales?

• ¿Cuál absorbe más agua?
• ¿Cuál absorbe más por cada gramo de esponja?
• ¿Podremos demostrar que las esponjas del mismo material absorben más agua cuanto mayor tamaño tengan?

...Para responder a estas preguntas….¡vamos a realizar una investigación!

Vas a tener que responder a estas preguntas como un científico....midiendo, calculando, representando...

Estas son las medidas que hay que tomar:

Te puedes ayudar de esta tabla:

nº	Esponjas (por ejemplo)	m1 (g)	m2 (g)	m3 (g)	C
1
2
3
4
5	pequeña
6	mediana
7	grande

Tareas:

1. Toma las medidas y construye la tabla. ¿Qué unidades tendrá C? ¿Qué significa C?
2. Las tres últimas esponjas “parecen” del mismo material. Idea algún modo de comprobarlo. ¿Es verdad que cuanto más grande sea, más agua recoge? Demuestra tu afirmación.
3. ¿Qué esponja es la más absorbente? ¿Qué esponja recoge más agua? ¿Son iguales las dos preguntas?
4. Escribe dos hipótesis y demuestra cuál es la conclusión de cada una de ellas.
5. Señala en toda la investigación todos los pasos del método científico.

Exactitud y precisión de un instrumento de medida

Ejercicio práctico (Ej 35 de la página 39)

En un laboratorio se dispone de tres balanzas y queremos saber cuál de ellas es
más precisa y cuál más exacta. Para ello tomamos un objeto de masa conocida (5,000 g)
y lo pesamos cuatro veces en cada balanza.

Los resultados son los que se muestran (en gramos) en las tablas siguientes:

Balanza A	Balanza B	Balanza C
5,005	4,989	4,992
5,003	4,975	4,993
5,004	4,992	4,992
5,001	4,980	4,994

¿Cuál es la más exacta?

¿Cuál es la más precisa?

Razona tus respuestas.

Trabaja en esta hoja de cálculo para encontrar la solución (Rellena sólo las celdas de fondo amarillo)


Solución
Exactitud. Como vemos el valor de la medida que más se parece a los 5,000 g es el de la balanza A ya que el error de su media es el menor de los tres: (x medio - x verdadero)
 

Exactitud: A > C > B 

ya que los errores absolutos respecto del valor verdadero son 0,003 g < 0,007 g < 0,0016 g

Precisión. Ahora compararemos las medidas. Tienes que darte cuenta que los valores de cada serie oscilan entre DOS valores extremos:

• A: 5,001 y 5,005 por lo que su intervalo de valores es de 5,005-5,001 = 0,004 g
• B: 4,989 y 4,975, por lo que su intervalo es de 4,989-4,975 = 0,014 g
• C: 4,994 y 4,992 por lo que su intervalo de valores es de 4,994-4,992= 0,002 g

Como el intervalo de los valores medidos en la serie C es menor, significa que los valores están más juntos, por lo que es la serie con MAYOR precisión.

Precisión: C > A > B

Factores de conversión en la lista de la compra, y en las carreras de coches.

Ante la sequía... ¿qué puedes hacer?

La sequía es un asunto preocupante y recurrente. Con frecuecia los medios de comunicación nos sumergen en la realidad...

• Pantanos secos
• Restricciones de agua para uso doméstico en poblaciones
• Caudales hídricos de ríos por debajo de lo normal
• Escasa población de insectos, abejas
• Escasez de cosechas
• Aumento de contaminación en ciudades y restricciones de tráfico.

 Para ser conscientes del agua que gastamos te propongo una sencilla investigación. 

Tarea 1. Vamos a medir el caudal de agua que se desperdicia por un grifo en tres escenarios diferentes:

• 
  

  

1. Cuando el grifo está goteando
2. Cuando el grifo se queda abierto pero al mínimo, es decir que tengamos el menor chorro posible sin que caigan gotas.
3. Cuando tenemos el gripo abierto al máximo

¿Qué necesitas?

• Un embudo
• Una botella de  plástico de 1,5 litros
• Un cronómetro. Puede servirte el del móvil.
• Tus superpoderes para realizar cambios de unidades
• Una tabla de valores es la que registres el tiempo que tarda la botella en llenarse en cada uno de los tres escenarios.

 ¿Cómo tomar las TRES medidas?

1. Busca una botella de agua embotellada similar a la que vas a usar, y marca con rotulador indeleble el nivel de 1,5 litros. Vierte este agua en una jarra a parte para usarla después. Si no usas agua embotellada, señala este nivel de modo aproximado con la imagen que te acompaño.
2. Coloca el embudo encima de la boca de la botella y los sitúas junto al grifo del fregadero de la cocina que normalmente es el más alto. Si no puedes usar este grifo, usa el teléfono de la ducha, pero con la preacución de recoger todo el agua en el embudo.
3. Pon a punto tu cronómetro.
4. Abre el grifo en uno de los tres escenarios anteriores.
5. Sitúa tu embudo+grifo a la vez que pones en marcha el cronómetro (si buscas ayuda, lo harás mejor).
6. Cuando la botella se llene hasta el nivel que has marcado, corta la medida del tiempo y apaga del todo el grifo. Anota el tiempo que ha tardado el grifo en llenar la botella. En la tercera medida seguramente tendrás que levantar el embudo un poco para que trague bien el agua, e incluso, usar un embudo mayor.
7. El agua que has empleado, utilízala en regar las plantas de tu casa, o en el inodoro, o la almacenas para cuando sea necesaria...pero no la tires.

 ¿Qué haremos con estos datos?

1. Usando con volumen 1,5 litros y los tiempos que has tardado en llenar la botella, calcular el caudal en litros/minuto.
   
2. Usando los factores de conversión para calcular los litros de agua que se perderían en un año.

Tarea 2. Vamos a usar los datos del escenario 3 para  calcular el agua que gastamos en una sola ducha. En esta ocasión vas a necesitar ayuda de alguien, bien de alguien que te cronometre cuando abres y cierras el grifo, o bien que se duche mientras tu lo cronometras a él/ella.

1. Realiza una medida del caudal (litros/minuto) de tu ducha con el prodecimiento anterior, abriendo del todo el grifo e la ducha. Tendrás que usar factores de conversión.

• Si te duchas con el teléfono de la ducha, bastará con acercar el teléfono a nuestro medidor de caudal.
• Si te duchas con una ducha fija que está por encima de tu cabeza, tendrás que subirte a una escalera, y usar un embudo algo más grande para que toda el agua sea recogida en nuestra botella.

2. Cronometra el tiempo (segundos) que tardas en darte una ducha en la que te laves el pelo. Como a veces cortarás el grifo para enjabonarte (eso esperamos), ese tiempo NO lo cuentes....
3. Calcula los litros de agua que has utilizado en una ducha normal.

4. Si te duchas una vez por día, calcula el agua que habrás consumido durante un mes. 

Tarea 3. 

1. Investiga qué medidas puedes realizar para disminuir el gasto de agua en casa. 
2. Recoge TODOS tus resultados e introducelos en este  formulario. En clase discutiremos los resultados.

 

 

Contaminación acústica del instituto

OBSERVACIÓN

En nuestra vida estamos rodeados de sonidos de mayor o menor intensidad. Estos sonidos nos permiten aprender e interpretar el mundo que nos rodea, pero también pueden ocasionar perjuicios cuando esos sonidos son muy fuertes (muy intensos) y muy duraderos.

A los españoles se nos reconoce por el mundo por lo escandalosos que somos (aunque los hay más escandalosos que nosotros). ¿Será cierto este tópico? Para responder vamos a elegir a nuestro instituto como población diana, es decir como muestra de población en la que vamos a estudiar nuestro comportamiento acústico....vamos a intentar evaluar los sonidos que habitualmente nos rodean en el instituto.

A través de nuestro móvil tendremos un verdadero laboratorio de acústica. Para ello vamos a elegir algunos lugares estratégicos del edificio y entorno, y en diversos momentos del día realizaremos medidas de la sonoridad (decibelios) con un móvil. Repetiremos nuestras medidas durante una semana y veremos qué es lo que ocurre.

En resumen, nuestra muestra será la siguiente:

• Algunos lugares del instituto
• Algunos momentos de la jornada de clase
• Las medidas durarán 30 segundos
• Valores medios de sonoridad (AVG) y valores máximos (MAX)
• Algunos días lectivos, concretamente cinco.
• Una semana de clase

HIPÓTESIS (Afirmaciones que hay que demostrar)

1. En el centro hay excesiva contaminación acústica y no podemos hacer nada para disminuirla
2. El nivel de ruido del centro no tiene efectos sobre la salud
3. Cuando perdemos la audición ya no la recuperamos

TAREAS DE LOS ALUMNOS

Las tareas serán individuales.

1. Instalar cada uno en su móvil una app gratuita (android, iphone) que nos permitirá medir la sonoridad media y sonoridad máxima (expresada en decibelios dB)  en diferentes momentos y lugares del centro.
2. Tomar medidas de sonoridad. 
   
• Cada alumno será el responsable de un punto de medida diferente y tendrá que anotar en la hoja de cálculo los resultados de sus medidas. 
• Todos los alumnos tendrán un distintivo para que el uso del móvil esté autorizado sólo en los momentos de las medidas.
• Todas las medidas deben medir 30 segundos, y sólo anotaremos los valores medios y máximos alcanzados.
3. Tratamiento estadístico de los datos y elaboración de gráficos.
4. Establecimiento de conclusiones, preparando un documento que tendrán que entregar y exponer. 
• ¿Qué magnitud física hemos medido? 
• ¿En qué momentos y lugares hay mayor contaminación acústica? 
• ¿Qué medidas podemos tomar para disminuir la contaminación acústica?
• ¿Qué consecuencias puede tener durante seis años mantener en el centro este nivel de contaminación acústica?
• RESULTADOS
5. Comunicar resultados, respondiendo especialmente las anteriores preguntas, mostrando además los valores medidos y los gráficos obtenidos.

 

PUNTOS DE MEDIDA

Todas las medidas se realizarán en el mismo sitio, sin movernos y orientando en móvil hacia el mismo lugar, apuntando el micrófono del móvil hacia la principal fuente de sonido. Cada alumno tendrá su punto de medida.

• PUNTO 1: Pasillo de entrada principal (lo más cerca posible a la tercera columna de la derecha, empezando a contar desde la puerta de cristal del edificio del instituto)
• PUNTO 2: Hall de entrada (enfrente de conserjería)
• PUNTO 3: Pasillo exterior entre el hall de entrada y las pistas (lo más cerca posible a la tercera columna de la derecha)
• PUNTO 4: Hall de la planta baja del edificio de plástica y tecnología (junto a la puerta dl ascensor).
• PUNTO 5: Pistas deportivas (en la portería que hay junto al gimnasio)
• PUNTO 6: Gimnasio grande (debajo de la canasta de la izquierda)
• PUNTO 7: Cafetería (en el centro de la barra)
• PUNTO 8: Hall de primera planta (en los bancos que hay a la izquierda de la puerta de la biblioteca)
• PUNTO 9: Hall de segunda planta (al finalizar la escalera de la izquierda que queda junto al aula grande de música).
• PUNTO 10: Puerta de un aula (cada medida en un aula diferente, sin repetir ninguna).

MOMENTOS DE MEDICIÓN durante un día de clase. Todas las medidas se repetirán a lo largo de la semana, de lunes a viernes. 

Cada alumno irá a su punto de medida, y a la hora y lugar previsto, realizará sus mediciones (media en 30 segundos y máxima). A continuación, introducirá sus datos en la hoja de cálculo automática.

Cada alumno tomará por tanto 7 medidas diarias en su punto de medida, durante 5 días de la semana.

• MEDIDA 1ª:  8,25 h, justo antes de la entrada a la 1ª hora.
• MEDIDA 2ª: Tras 15 minutos de empezar la primera hora
• MEDIDA 3ª: Cambio de clase entre la 1ª y 2ª hora.
• MEDIDA 4º: Recreo (11,30h)
• MEDIDA 5ª: Cambio de clase entre la 5ª y 6ª hora.
• MEDIDA 6ª: Tras quince minutos de comenzar la sexta hora
• MEDIDA 7ª: 14,35h, justo cinco minutos después del toque del timbre de salida.