Episodio VI - Epílogo

Willy Pregliasco y Mariano Gómez Berisso, Ago 2016

Esto ya va termiando. Te dejamos una hojita de problemas para que practiques y puedas pensr un poco los concetos que conversamos en clase. La idea es que trates de mantener cada ejercicio lo mas simple posible y que no te compliques con cuentas innecesarias, dejar espresada una sumatoria, una integral o hacer un dibujito del resultado es suficiente.


Problema 1:

Una empresa fabrica alambres de cobre ($\rho = 8940\,kg/m^3$) de largo nominal 1000 metros y diámetro 10 mm. Si ambas magnitudes tienen una distribución uniforme de $ \pm 1\%$:

  1. cuales serán los pesos mínimo y máximo de los rollos de alambre producidos?
  2. cuál es la distribucion de pesos?
  3. cuál es el valor nominal de peso de estos rollos?

Problema 2:

Se quiere ajustar una serie de conjunto de datos $(x_i, y_i)$ mediante la función $y = a\,x$, considerando sólo errores de distribución gaussiana de dispersión $\sigma$ en la variable $y$

  1. encuentre el valor del parámetro $a$,
  2. cuál será la dispersión de este resultado en relación a la dispersión de los datos $\sigma$?

Problema 3:

Dos grupos de investigación desarrollan dos modelos matemáticos para describir el resutado de una serie compleja de mediciones que se condensan en un parámetro único $\theta$ cuyo valor medio experimental es $\theta_e \pm \sigma_{\theta_e}$. Considerando que el modelo del grupo A afirma que $\theta$ es menor que el valor experimental en una cantidad $\delta$, y que el modelo del grupo B exije que $\theta \le \theta_e$.

  1. cuál de los dos modelos propuestos es más verosimil?
  2. podría cuantificar la verosimilidud de cada modelo?

Problema 4:

Basándose en una serie de mediciones de la misma cantidad $x$ con distribución normal con valor medio $x_m$, y ancho $\sigma$, se pueden estimar $x_m$ y $\sigma$.

  1. Aproximadamente cuántas mediciones hay que hacer para conocer a $\sigma$ dentro de un 30%?
  2. Dentro de un 10%?
  3. Y de un 3%?

Problema 5:

Escribir los siguientes resultados en su forma más clara, y con el número adecuado de cifras significativas:

  1. $h = (5.03 \pm 0.04329) m$
  2. $t = (1.5432 \pm 1) s$
  3. $q = (-3.21 \times 10^{-19} \pm 2.67 \times 10^{-20}) C$
  4. $\lambda = (0.000000563 \pm 0.00000007) m$
  5. $p = (3.267 \times 10^3 \pm 42) gcm/s$

Problema 6:

Si una piedra se lanza verticalmente hacia arriba con velocidad $v$, debería llegar hasta una altura dada por $v^2 =2 g h$. Para probar esta relación, se realizan diferentes experimentos determinando la altura alcanzada $h$ para diferentes velocidades iniciales $v$. Estos resultados se muestran en la siguiente tabla,

$h$ (m) $v$ (m/s)
0.4 ± 0.05 2.7 ± 1.5
0.8 ± 0.05 4.1 ± 1.5
1.4 ± 0.05 5.0 ± 1.5
2.0 ± 0.05 6.2 ± 2.0
2.6 ± 0.05 6.7 ± 2.5
3.4 ± 0.05 7.9 ± 2.5
3.8 ± 0.05 8.5 ± 3.0
  1. haga un gráfico para mostrar estos datos, incluyendo los errores. Es este gráfico consistente con la predicción dada por $v^2 =2 g h$?
  2. obtenga del gráfico su mejor estimación para la aceleración $g$, con el error correspondiente. Es este valor compatible con el valor aceptado, $g = 9.8 m/s^2$?

Problema 6:

Un calibre puede medir una longitud con un error de apreciación de 0.02 mm. Se midió el espesor de un mazo de 54 cartas resultando de 14.98 mm.

  1. Calcular el espesor de cada carta.
  2. Cuántas cartas se deberán medir juntas para poder dar el espesor de una carta con un error de $2 \times 10^{-4} mm$?
  3. Es razonable el error que se quiere tener en el punto 2?

Problema 7:

Dos estudiantes miden la tasa de emisión de partículas alfa de una muestra radioactiva. El estudiante A observa por dos minutos y cuenta 32 partículas. El estudiante B observa por una hora, y mide 786 partículas. La muestra decae suficientemente lento como para que la tasa de emisión puede considerarse constante en este tiempo.

  1. Cuál es la incerteza en el resultado obtenido por cada uno de los estudiantes?
  2. Cada uno de los estudiantes utiliza el valor obtenido para determinar la tasa de emisión de partículas alfa por minuto. Suponiendo que la medición del tiempo tiene una incerteza despreciable, cuál es la tasa obtenida por cada estudiante, con su error?

Problema 8:

Un investigador obtiene las siguientes 20 mediciones de número de rayos cósmicos en un intervalo de 2 segundos: 10, 13, 8, 15, 8 13, 14, 13, 19, 8, 13, 13, 7, 8, 6, 8, 11, 12, 8, 7.

  1. Obtener el valor medio de cuentas $\mu$, y la desviación estándar de estos valores.
  2. Esta última debería ser aproximadamente igual a la raíz cuadrada del primero. Cuán bien se cumple esta expectativa?
  3. Utilizando propagación de errores, determine una manera de evaluar esta discrepancia.
Errare humanum est, sed perseverare diabolicum . . .