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Laboratori de física (I)

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Hui comencen les classes dels fonaments físics de l’enginyeria civil amb les sessions pràctiques de laboratori. Com que tota la informació la podeu consultar en la guia detalladament, en aquesta entrada només farem un resum de les activitats que es faran en aquesta primera setmana.

Ja teniu en el campus virtual les diapositives corresponents a la primera sessió del laboratori de física, els exercicis proposats i el full de càlcul per al tractament de dades experimentals del mètode de mínims quadrats. També podeu descarregar un model de memòria de pràctiques i un exemple resolt. L’objectiu d’aquesta sessió és entendre que tota mesura experimental té una incertesa (error absolut).  Caldrà aprendre les condicions particulars per a expressar l’error absolut amb dues xifres significatives i aplicar el cas general d’una xifra significativa en la resta de casos. A més a més, qualsevol valor experimental s’expressarà amb el seu error absolut i la unitat corresponent.

Prepareu la següent sessió tractant d’estimar el volum d’una habitació utilitzant una cinta mètrica. Amb l’ajuda de les diapositives deduïu l’error absolut que s’ha comés en el càlcul del volum. A continuació teniu un parell d’exemples d’instruments de mesura utilitzats en el laboratori de física (vídeos en castellà).

Les pràctiques de laboratori són fonamentals per entendre molts fenòmens físics, tractament de dades experimentals i presentació de treballs tècnics. En aquesta primera pràctica s’explica un instrument per a mesurar longituds i els seus errors. Com a exercici es tracta de deduir el valor del volum d’un cilindre a partir de les longituds que es mesuren amb el peu de rei en aquest vídeo.

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El micròmetre, també anomenat cargol de Palmer, és un aparell que serveix per a mesurar amb precisió dimensions de l’ordre de centèsimes de mil·límetre. L’instrument es basa en un cargol de pas constant roscat interiorment que en anar girant desplaça un tambor graduat on indica la distància recorreguda linealment pel cargol. El vídeo següent explica el seu funcionament i un exemple de com s’utilitza per a mesurar longituds.

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¿Porqué es importante saber los sistemas de unidades y sus factores de conversión?

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El alumnado, normalmente, piensa que este aspecto de la física, en particular, y de la ciencia, en general, no es importante. Sin embargo, no es lo mismo equivocarse en un ejercicio sobre un papel que sobre un problema real de ingeniería o de ciencia.

Para darle valor a esta entrada, se adjuntan algunas noticias y las causas de los accidentes que han ocurrido por razones que nunca debieran suceder.

  1. Pérdida de la Mars Climate Orbiter (septiembre 1999), una misión de la NASA debido a que una parte del equipo de ingenieros trabajaba en unidades inglesas (pies, pulgadas y libras) mientras otra trabajaba en el sistema métrico decimal. Increíble pero cierto y a continuación algunos enlaces originales para su comprobación (normalmente en inglés, obviamente):

    1. Página oficial de la misión aquí.
    2. Noticias de la CNN acerca del suceso, aquí y aquí.
    3. Noticia en el Washintong Post.
    4. O en la BBC.
  2. Otro suceso parecido ocurrió con un vuelo de la compañía Air Canada en 1983. En este caso se debió a que el peso de combustible lo midieron en libras (22.300) en lugar de kp (22.300). La consecuencia fue que el avión se quedo sin combustible en pleno vuelo ya que pusieron menos de la mitad del combustible necesario (1 libra equivale aproximadamente a 0,45 kp).
    1. CBC digital archives.
    2. Otra referencia en una clase de matemáticas, aquí.
    3. Noticia en el New York Times.
  3. Descarrilamiento en la montaña rusa del Tokyo Disneyland’s Space Mountain. En este caso fue debido a que la compañía que suministraba los ejes para los cojinetes cambió al sistema métrico decimal y modificó el valor del diámetro de los ejes a partir de ese cambio. La consecuencia fue que el espacio entre el eje y los cojinetes fue casi de un mm, en vez de ser del orden de 0,2 mm. Esto produjo más vibraciones de las normales produciendo la rotura de un eje en la parte final de la montaña rusa.
    1. Metric/English conversions errors.
    2. Confusion between units or systems of measurement.
    3. Some famous unit conversion errors!
  4. ¿Podéis encontrar algún ejemplo más?