Practica 1 Conceptos Basicos_Densidades

8/3/2019 Practica 1 Conceptos Basicos_Densidades

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE

MEXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORESPLANTEL ARAGON.

INGENIERA MECNICA.

LABORATORIO DE TERMODINAMICA.

PROFESOR: ING. ALEJANDRO RODRIGUEZ LORENZANA

ALUMNOS: ZARATE SANTIAGO ENRIQUE

Y GARCA SALTOS LUIS OSCAR

GRUPO: JUEVES DE 5:30 A 7:00

No Y NOMBRE DE LA PRCTICA:

1._CONCEPTOS BSICOS DENSIDADES

FECHA DE REALIZACION: 1 DE SEPTIEMBRE DEL 2011.

FECHA DE ENTREGA: 8 DE SEPTIEMBRE DEL 2011.


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8 de septiembre de 2011 [PRACTICA 1 TERMODINAMICA]

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No DE PRCTICA: 1

NOMBRE DE LA PRCTICA:

CONCEPTOS BSICOS: DENSIDADES

OBJETIVO:

Comprender los conceptos adquiridos de masa, peso, volumen, densidad absoluta y

densidad relativa.

ACTIVIDADES:1) determinar la densidad de dos metales de forma regular y diferente material, a

partir de la obtencin de su volumen, midiendo los lados de los cuerposgeomtricamente regulares.

2) Determinar la densidad de los metales, y de un cuerpo geomtricamente irregular(piedra o tezontle o concreto), aplicando el principio de Arqumedes a los cuerposantes mencionados.

3) Determinar la densidad relativa en tres lquidos:Utilizando el hidrmetro de Boyle.

Graficando la altura del agua (Ha) contra la altura del liquido (Hl) a medir y ajustar larecta obtenida por el mtodo de mnimos cuadrados.4) Determinar la densidad de los lquidos utilizados en la actividad 3, mediante el

empleo del densmetro.5) Comprobar la densidad, mediante la observacin realizada con los diferentes

lquidos utilizados en la actividad 3.


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MATERIAL Y/O EQUIPO: 1 Balanza gratinada. 1 Flexmetro. De 2 m. 1 Probeta graduada de 500 ml. 1 Hidrmetro de Boyle. 2 Vasos de precipitados de 600 ml. 2 Cuerpos metlicos de diferentes materiales. 1 Trozo de piedra de tezontle o concreto. 1 Densmetro. 1 Termmetro mercurial -10 a 50 C. 1 Pinza 2Vasos de precitados de 150 ml.

SUSTANCIAS:150ml de alcohol.150ml de agua.150ml de gasolina.150ml de salmuera.

ASPECTOS TEORICOS:Masa:

Es la cantidad de materia de que contiene un cuerpo. En trminos mas especficos, la masa

es una medida de la inercia, que un cuerpo manifiesta en respuesta de cualquier esfuerzoque se hace para ponerlo en movimiento. Sus unidades son: Kg, g, Ib.

Volumen:Es considerado como la medida del espacio en 3 dimensiones, ocupado por un cuerpo. Susunidades son: m^3, cm3 in3.


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Volumen Especifico (Vesp):

Es el volumen de una sustancia entre su masa:

=

Densidad Absoluta (abs):

Es el cociente de la masa por la unidad de volumen.

=

Es decir el reciproco del volumen especifico:

=

1

La densidad absoluta del agua a 4C es de: 1g/cm3=1000kg/m3.

Densidad Relativa(rel):

Es la relacin o cociente entre la densidad del cuerpo (abs) y el correspondiente a otra

sustancia que se tomar como patrn. En los slidosy lquidos la rel se suele referir alagua, mientras que en los gases, normalmente, se refiere al aire.rel=

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PRINCIPIO DE ARQUIMIDES:

Un objeto totalmente sumergido desplaza siempre un volumen del liquido igual a su propio

peso.

AREMETROS Y DENSIMETRO:

Se les da este nombre a diferentes aparatos que basados en el principio de Arqumedes,

se utilizan para medir las densidades de slidos y lquidos.

DENSIMETROS:Cuando los aremetros tienen una escala vertical graduada en el cual se lee directamente

la densidad de los liquidos en que se introducen, reciben el nombre de densmetros y

cuando se utilizan para medir determinadas densidades, reciben nombres especiales, tales

comopesa acidos, pesa sales, pesa leches, etc.


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Existen 2 clases de aremetros:

A)AREMETROS DE INMERSIN CONSTANTE1) AREMETRO DE NICHOLSON:

Es uno de los ms utilizados, consiste en un flotador de tubo metalico hueco A que llevasuspendido en su parte inferior una canastilla provista de una tapadera perforada y en la

superior lleva un platillo B en el extremo del vstago que tiene un ndice M.

El cono inferior del tubo hueco va lastrado con plomo con el objeto de bajar el centro de

gravedad de la parte sumergida; de esta manera se mantiene vertical el aremetro.

B)AREMETRO DE INMERSIN VARIABLE:Los aremetros de inmersin variable son de 2 tipos:

aremetros de flotacin o inmersin variable y aremetros de

paquet.

C)AREMETRO DE FLOTACIN:Son utilizados principalmente para medir pesos especficos de

lquidos, colocando el aremetro en un lquido de densidad

conocida y despus en uno de densidad desconocida; de losvalores de los volmenes sumergidos se deduce el valor del

peso especfico desconocido aplicando el principio de

Arqumedes.

D) AREMETRO DEPAQUET:

Tiene en la parte superior una capsula con divisiones que

represnetan centmetros cubicos y dcimas de

centmetros cbicos. El vstago esta graduado en

dcimas de gramo.

Existen tambin otros aparatos que nos ayudan a

determinar las densidades, por ejemplo:


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Balanza de Mohr-Westphal:

Esta consiste en una balanza de brazos desiguales que lleva en el brazo mayor un lastre o

flotador y pesas distintas para contrarrestar el empuje ascendente sobre el flotador.

Esta se basa en inmersin constante. Este tipo de balanzas son muy utilizados en la

prctica, ya que no se requiere de ningn clculo en virtud de la forma en que se procede a

los detalles de manipulacin.

Picnmetro o Frasco:

Consiste en un frasco de 50 cm3 aproximadamente, y tiene un tapn con un tubo y un

ensanchamiento. El tubo lleva una seal hasta la cual debe llegar el lquido. Otro forma de

Picnmetro es un frasco que tiene un tapn con una perforacin capilar destinada a fijar

con toda precisin el volumen del liquido contenido en el. Este nos ayuda a determinar la

densidad de un lquido o de un slido.

DESARROLLO DE LA PRCTICA:

ACTIVIDAD I: DENSIDAD DE LOS METALES DE FORMA REGULAR

1) Calibrar la balanza.2) Medir la masa delos metales, y anotar su valor en loa tabla 1.13) Medir uno de los lados del cuerpo regular. Anotar su valoren la tabla 1.14) Determinar el volumen de los cubos de metal mediante la siguiente expresin.

Anotar su valor en la Tabla 1.2B

Vm =(I1)(I2)(I3)

Donde:

Vm=Volumen del metal(3,3,3 )

I1 I2 y I3= Longitudes del metal ( m, cm, in )

5) Calcular la densidad del metal, utilizado:m=

Donde:


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m= densidad del metal [kg, /3, gr/3, lb/3]Mm=masa del metal (kg, gr, lb )

Vm=volumen del metal (3,3 ,3)

ACTIVIDAD II: OBTENCION DE LA DENCIDAD APLICANDO EL PRINCIPIO DEARQUIMIDES.

1. Determinar la masa de la piedra y de los metales con la balanza. Anotar lalectura en la tabla 1.2

2. Suministrar 300ml de agua en el vaso graduada de 600ml3. Introducir uno de los cubos en el vaso de precipitado de 600.ml para

determinar su volumen desplazado. Anotar su valoren la tabla1.24. Con las pinzas sacar el cuerpo metlico5. Introducir el otro cuerpo metalico en la probeta de 600ml.Anotar su valor en

la tabla 1.2

6. Con las pinzas sacar el cuerpo7. Introducir en el vaso el trozo de piedra y determinar el volumen desplazado.

Anotar su valor en la tabla 1.2

8. Determinar la densidad de los materiales, utilizando la siguiente ecuacin.Anotar sus valores en la tabla 1.1B

abs =

Donde:

abs= Densidad absoluta [kg/3,gr/3, lb/3]

M= masa [kg, gr, lb

V= volumen [

3,

3,

3]

ACTIVIDAD III: HIDROMETRO DE BOYLE

1. En el hidrmetro de Boyle se colocan dos vasos de precipitado con un volumende 150 ml de agua y alcohol respectivamente.

2. Seleccionar cinco lecturas que estn dentro del rango de la jeringa,observando que la altura de los lquidos en los tubos no sobrepase la altura de


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los mismos (efectuar cinco lecturas con el fluxmetro); como se muestra en

la figura. Anotar las lecturas en la tabla 1.3

3. Realizar el procedimiento del paso anterior con la salmuera y la gasolina .Anotar su valor en la tabla 1.3

Puesto que la presin de vacio es la misma en ambas columnas y el area es la misma,

se tiene que :Pa=PL ya que P=

Aplicando la ecuacin de la presin hidrosttica

P=gh

Donde:

P= Presion [N/2,D/2,lb/2]

= Densidad [kg/3, /3 , lb/3]

g= Gravedad local [m/2]

h= Altura [m, cm, in]

Pa = g ha

Analizando PL

PL = LghL

Y si Pa =PL tenemos :

g =

Eliminando (g) en ambas ecuaciones :

=

Pasando las alturas al miembro izquierdo:

=

Pero la densidad relativa es:


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=

Y como se considera, que cuando dos lquidos son homogneos, las densidades son

proporcionales a las presiones, entonces:

=

Por lo que :

=

Donde:

rel = Densidad relativa del liquido [ adimencional]

Ha= Altura de la columna [m, cm, in]

hL=Altura de la columna del liquido [m, cm, in]

Pa = Presion del agua [N/2,, D/2, lb-in/2]

PL =Presion del liquido [N/2, D/2, lb-in/2]

= densidad del agua [kg/3, gr/3, lb/3]

=densidad del liquido [kg/3, gr/3, lb/3]

Para obtener el valor estndar de la densidad del liquido se graficara en una hoja

milimtrica ( -)

Para obtener un solo valor, se linealizara mediante el mtodo de minimos

cuadrados.

La ecuacin de la lnea recta en su forma ordinaria es:

Y= mx + b

Donde:

m representa la pendiente de la lnea recta


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b la ordenada al origen.

Ahora la ecuacin para determinar la pendiente de una lnea dados dos puntos, se

expresa:

m=2121

Donde:

21 , representan la altura del agua, es decir

21 , representa la altura del lquido, es decir

Por tanto:

m =2121 =

Si:

=

=

Lo cual indicara que el valor de la pendiente es igual a la densidad relativa de un

lquido desconocido.

Para determinar a y b, aplicamos la formula de minimos cuadrados y de estaforma ajustar la recta.

(Anotar los valoras de los clculos en la tabla 1.3B)

= ( )()() 2()2

b= (2 )()()

2()2


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Como ya se dijo, con el valor de la pendiente se obtiene el valor de la densidad

relativa para cada lquido. Anotar su resultado en la tabla 1.3B

Calcular los valores de la densidad relativa, determinar la densidad absoluta de cada

liquido. Anotar el resultado en la tabla 1.3B

NOTA: ES NECESARIO ANEXAR LA MEMORIA DE CALCULOS AL REPORTE

ACTUVIDAD IV: EL DESIMETRO

Con la utilizacin de un densmetro que habr de sumergirse en 3 probetas

graduadas que respectivamente tengan agua, salmuera y alcohol; se podr

determinar que sustancias son mas ligeras o mas pesadas que el agua dulce.

Se demostrara que si el liquido mas denso que el agua dulce flotara y por lo

contrario si es de menor densidad se hundir.

ACTIVIDAD V: MEZCLA DE LIQUIDOS

El profesor mezclara en un vaso de precipitado de 150ml para ir formando las

diferente s capas; donde la mas densa tendera hacia la parte inferior del vaso y la

menos densa hacia la parte superior.

TABLAS DE LECTURAS:

TABLA 1.1 AMATERIAL MASA (gr) VOLUMEN (cm3)

Metal1 241.2 321.768

Metal2 337.45 132.651

TABLA 1.2 AMATERIAL MASA (gr) VOLUMEN DESPLAZADO (ml)

Metal1 241.2 320

Metal2 337.45 415

Piedra 78.45 340


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TABLAS 1.3 ALECTURAS

(cm)1 2 3 4 5

ha (altura delagua)

5 cm 7 cm 9.4 cm 12 cm 16 cm

hl (altura del

tiner)6.4 cm 8.5 cm 11. cm 14.5 cm 20 cm

LECTURAS

(cm)1 2 3 4 5

ha (altura del

agua)6 cm 10 cm 12 cm 17cm 21 cm

hl (altura de lasalmuera)

4.5 cm 8. cm 10.5 cm 14.5 cm 18 cm

LECTURAS

(cm)1 2 3 4 5

ha (altura del

agua)3.5 cm 5 cm 7 cm 9.5 cm 14.5 cm

hl (altura de la

gasolina)5 cm 6 cm 9.5 cm 12.3 cm 19 cm

TABLA DE RESULTADOS:

TABLA 1.1 B

MATERIALMASA

VOLUMEN

(V|1|2|3)

DENSIDAD

=

Kg gr Lb m3

Cm3

In3

Kg/m3

g/cm3

Lb/in3

Metal1 0.2142 241.2 0.4712 0.032 3.2 1952.7 6.69375 7.3608 0.000241

Metal2 0.3375 337.5 0.7425 0.051 5.1 3112.2 6.6176 2.5442 0.000238


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TABLA 1.2 B

MATERIALMASA

VOLUMEN

(V|1|2|3)

DENSIDAD

=

Kg gr Lb m3

Cm3

In3

Kg/m3

g/cm3

Lb/in3

Metal1 0.2142 241.2 0.4712 0.032 3.2 1952.7 6.69375 7.3608 0.000241

Metal2 0.3375 337.5 0.7425 0.051 5.1 3112.2 6.6176 2.5442 0.000238

Piedra 0.07845 78.45 0.1725 0.4828 78.453

29462.26 0.16624 0.000162 0.0000058

TABLAS 1.3 B

No. DE LECTURASAlTURA DEL AGUA (ha)

cm.

ALTURA DEL TINER (hl)

cm.

1 5 cm 6.4 cm

2 7 cm 8.5 cm

3 9.4 cm 11. cm4 12 cm 14.5 cm

5 16 cm 20 cm

=49.4 =60.4 =688.9 2 =844.46 ()2 =3648.16

N Tiner (x) Agua (y) (x)(y) (x)

1 6.4 5 32 40.96

2 8.5 7 59.5 72.25

3 11 9.4 103.4 121

4 14.5 12 174 210.25

5 20 16 320 400

SUMATORIAS 60.4 49.4 688.9 844.46

y=mx+b

y=mx+bm=(N(xy)-(x)(y))/((N(x)-

(x)))

b=((x)(x)-(x)(xy))/((N(x)-(x)))

y= 5.32187271 x= 6 m= 0.802487198

y= 7.00709583 x= 8.5 b= 0.185954645

y= 9.01331383 x=11

y= 11.822019 x= 14.5

y= 16.2356986 x= 20


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0 5 10 15 20

Series1

TINER

Agua

0

2

4

6

8

10

12

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0 5 10 15 20 25

Series1

TINER

Ag

u

a


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cm.

ALTURA DE LA

SALMUERA (hl) cm.

1 6 cm 4.5 cm

2 10 cm 8. cm

3 12 cm 10.5 cm

4 17cm 14.5 cm5 21 cm 18 cm

= 66 = 55.5 = 857.5 2 =728.75 ()2 = 3080.25

NSalmuera

(x)Agua (y) (x)(y) (x)

1 4.5 6 27 20.25

2 8 10 80 64

3 10.5 12 126 110.25

4 14.5 17 246.5 210.255 18 21 378 324

SUMATORIAS 55.5 66 857.5 728.75

y=mx+b


(x)))

b=((x)(x)-(x)(xy))/((N(x)-(x)))

y= 5.88553682 x= 4.5 m= 1.108251996

y= 9.76441881 x= 8 b= 0.898402839

y= 12.5350488 x= 10.5y= 16.9680568 x= 14.5

y= 20.8469388 x= 18


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Series1

SALMUERA

Agua

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6

8

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0 5 10 15 20 25

Series1

SALMUERA

A

g

u

a


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cm.

ALTURA DE LA

GASOLINA (hl) cm.

1 3.5 cm 5 cm

2 5 cm 6 cm

3 7 cm 9.5 cm

4 9.5 cm 12.3 cm5 14.5 cm 19 cm

= 39.5 = 51.8 = 506.35 2 = 663.54 ()2 = 2683.24

N Gasolina (x) Agua (y) (x)(y) (x)

1 5 3.5 17.5 25

2 6 5 30 36

3 9.5 7 66.5 90.25

4 12.3 9.5 116.85 151.29

5 19 14.5 275.5 361

SUMATORIAS 51.8 39.5 506.35 663.54

y=mx+b


(x)))

b=((x)(x)-(x)(xy))/((N(x)-(x)))

y= 3.79716609 x= 5 m= 0.765454087

y= 4.56262018 x= 6 b= -0.030104341

y= 7.24170949 x= 9.5

y= 9.38498093 x= 12.3

y= 14.5135233 x= 19


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5

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Series1

GASOLINA

A

g

ua

0

2

4

6

8

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0 5 10 15 20 25

Series1

GASOLINA

A

g

u

a


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TABLA 1.3 BDENSIDADES

SUSTANCIA

DENSIDAD

RELATIVA

(ADIMENSIONAL)

DENSIDAD ABSOLUTA

Kg/m3

gr/cm3

Lb/in3

AGUA 1.00 1000 1.0 0.000036

TINER 0.78 780 0.78 0.03

SALMUERA 1.03 1030 1.03 0.04

GASOLINA 0.68 680 0.68 0.02

CONCLUSIONES:

La practica resulto ser muy interesante y adems un poco inexacta por que como ya lo

hemos visto con anterioridad la disponibilidad y calidad de los materiales utilizados, no nos

permite tomar los datos de manera concreta y pueden llegar a limitarnos en ciertos

aspectos de la prctica. De igual manera utilizamos el mtodo de los mnimos cuadrados

para poder graficar una lnea recta, puesto que los datos no son lineales o que es lo mismo

por los mrgenes de errores que se tuvieron. Estos grados de errores hacen que la

exactitud de la teora en las densidades de los lquidos, sustancias y materiales parezcaincierta y errnea.

En la prctica aprendimos tambin; a utilizar algunas herramientas o aparatos de

laboratorio que muchos de nosotros desconocamos fsicamente como el hidrmetro quenos sirvi para calcular las densidades de diferentes lquidos, una parte importante de laprctica fue a la hora de las mediciones, el profesor recomend que las mediciones sehicieran por un solo integrante del equipo esto para que solo se tomara el error de

medicin de una persona y esto no afectara los resultados de la prctica, como sabemos el

principio de incertidumbre dice que nunca vamos a poder tener una medicin totalmentecorrecta sin embargo podemos hacer con este tipo de procedimientos de medicin hacermuy pequea la magnitud de nuestro error de medicin .


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BIBLIOGRAFIA:http://www.allafrance.com/productos/densimetros-ece-energy-19-draft-survey-c-

41_47.html

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=37&l=s

http://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/15termodinamica.pdf

100 problemas de termodinmica

1 edicin

Autores: Jos Antonio Manzanares Andreu y Julio Pellicer Garca

CUESTIONARIO:1) Explicar en trminos de ingeniera, la relacin entre el volumen especfico y

densidad.

R= El volumen especfico ( ) es el volumen ocupado por unidad de masa de unmaterial. Es la inversa de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de

materia.

2) Mencionar en que tipos de errores se incurri en la prctica.R= En la medicin de las alturas del tiner, de la gasolina de la salmuera y del agua.

3) Cuando se calcul la densidad de los materiales, los resultados fueron diferentes;Cul es el ms exacto y por qu?

R= primeramente tenemos la exactitud de la densidad del agua porque ocupamos un

densmetro y es la medida estandarizada.

4) Explicar quin es ms denso entre la piedra y los metalesR= los metales. Puesto que son ms slidos. Y sus partculas estn ms compactadas

por lo que el agua no entra en las cavidades porosas como lo hace con las piedras.

5) Con los resultados obtenidos de las densidades, determine en tablas de quemateriales se trata.

R= del hierro, cobre y piedra irregular o de rio.
http://www.allafrance.com/productos/densimetros-ece-energy-19-draft-survey-c-41_47.htmlhttp://www.allafrance.com/productos/densimetros-ece-energy-19-draft-survey-c-41_47.htmlhttp://www.allafrance.com/productos/densimetros-ece-energy-19-draft-survey-c-41_47.htmlhttp://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=37&l=shttp://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=37&l=shttp://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/15termodinamica.pdfhttp://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/15termodinamica.pdfhttp://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/15termodinamica.pdfhttp://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=37&l=shttp://www.allafrance.com/productos/densimetros-ece-energy-19-draft-survey-c-41_47.htmlhttp://www.allafrance.com/productos/densimetros-ece-energy-19-draft-survey-c-41_47.html


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6) Defina los siguientes conceptos: Instrumento: es una maquina o herramienta que facilita el uso de mediciones

o tomas de lecturas hablando tcnicamente.

Instrumentacin: es el conjunto de herramientas de algn campo enespecifico para tomar datos y mediciones

Medir: comparar magnitudes con medidas estandarizadas. Error: Diferencia entre el resultado real obtenido y la previsin que se haba

hecho o que se tiene como cierta:

Error absoluto: Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomadocomo exacto

Error relativo: Es el cociente entre el error absoluto y el valor exacto Error porcentual: Error porcentual(E%): Es el error relativo multiplicado por

cien (100)

7) Determinar el porcentaje de error que se tuvo al hacer las mediciones de ladensidad.

El 35% hablando de las mediciones de las densidades.

8) Explicar por lo menos como son utilizados 3 densmetrosR= 1.-En la toma de lectura para la buena calidad de la leche en las vacas.

2.- En la verificacin del buen estado del electrolito de las bateras

automotrices.

3.- comparar densidades entre sustancias. Esto ayuda para la mayor eficiencia de

nuevas maquinas e instrumentos que utilicen fluidos.

Practica 1 Conceptos Basicos_Densidades

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