Laboratorio 1 · Cátedra Acha · Departamento de Física, FCEyN, UBA
Laboratorio 1 · Cátedra AchaVeinticuatro experimentos numéricos para acompañar las clases del curso.
Veinticuatro simulaciones interactivas para acompañar las clases. Cada una corre entera en el navegador —no hay que instalar nada, no hay servidor, no sale ningún dato de tu computadora— y funciona también en el celular. Todas siguen las mismas convenciones del curso: notación Δx, incerteza redondeada a una cifra significativa y valor al mismo orden.
Están agrupadas según los bloques del cronograma. El orden dentro de cada bloque es el pedagógico, no necesariamente el de las fechas.
Lectura de regla, calibre y micrómetro; distribución rectangular del error de lectura y la tensión entre Δx = D/2 y σ = D/√12; exactitud contra precisión; redondeo y reporte.
La tangente como origen de la fórmula de propagación y dónde deja de valer; presupuesto de incertezas de ρ = 4m/(πD²h) y comparación con una tabla de densidades.
El test z, por qué el criterio de las barras superpuestas es demasiado exigente, y qué pasa cuando quince grupos subestiman sus incertezas.
Bolitas cayendo sobre clavos: la campana emerge de decisiones binarias. Binomial exacta y gaussiana con μ = np, σ = √(npq) superpuestas.
Distribución madre asimétrica (tiempos de reacción) contra distribución de promedios; s que no baja y SEM que baja como 1/√N; por qué ddof = 1.
La caminata al azar de una partícula de un micrón: ⟨r²⟩ = 4Dt, la gaussiana que emerge sola, y cómo Perrin contó los átomos sin verlos.
Integración numérica exacta: θ(t), θ˙, θ¨, tensión, energías y espacio de fases. Corrección por amplitud calculada con la integral elíptica.
Laboratorio virtual completo: cronómetro contra photogate, T² vs L, presupuesto de incertezas y sistemáticos que sólo delata la ordenada al origen.
Los cuadrados que el método minimiza, dibujados; residuos como diagnóstico; cuarteto de Anscombe; r que se desploma sólo por achicar el rango.
Pesos 1/σ², χ² reducido y p-valor, la trampa de absolute_sigma=False, y el promedio ponderado como caso particular del ajuste.
La única simulación con datos que no inventamos: los ocho planetas y las lunas de Júpiter. Ajuste log-log, el exponente 3/2, y la masa del cuerpo central.
Photogate, sensor de posición y Tracker midiendo el mismo carrito; el χ² de consistencia entre los tres, y el sistemático que sólo se delata cuando los métodos no comparten el defecto.
Ajuste parabólico de y(t), la gravedad diluida del plano y el factor de rodadura I/mR² que, si se ignora, se come el 29 % del resultado sin que ningún residuo lo note.
Arranca con la ley de Hooke y su rango de validez —material del Bloque II— y sigue con T² vs m, la masa efectiva del resorte en la ordenada, y los tres regímenes de amortiguamiento.
T(d) tiene un mínimo en L/√12 y cada período se consigue con dos puntos de suspensión. De ahí sale g sin conocer el centro de masa ni el momento de inercia.
Amplitud y fase contra frecuencia, el transitorio que deforma el barrido si vas rápido, y dos medidas independientes de Q que tienen que coincidir.
La energía que va y viene, las coordenadas que desarman el batido en dos sinusoides puras, y una cancelación catastrófica que conviene saber esquivar.
Velocidad límite y régimen estacionario, v_lim vs R² para obtener η, y el número de Reynolds como límite de validez.
Coeficiente de restitución, centro de masa, energía perdida, y la medición con photogates que termina en una comparación con z.
Parámetro de impacto, el ángulo de 90° que verifica el montaje sin medir velocidades, y por qué dos componentes informan más que una.
Tres maneras de medir un período sobre los mismos datos; resolución Δf = 1/T, aliasing, y por qué promediar diferencias sucesivas usa sólo dos de tus N mediciones.
La amplificación del ruido al derivar, el suavizado por ajuste local, el compromiso sesgo–varianza con su óptimo, y la alternativa que casi siempre gana.
Ancho de intervalo, origen del primer borde, las reglas automáticas y sus límites, y la acumulada empírica como representación sin parámetros arbitrarios.
El paisaje de χ², la incerteza leída del valle y no de la rutina, el error de forzar el offset a cero, y por qué dos exponenciales cercanas no se separan.
Las 76 preguntas de las veinticuatro simulaciones, cada una con una respuesta corta y con el desarrollo completo. Vienen plegadas: intentá contestar primero.
Una selección corta de sitios que sirven para el curso: estadística interactiva, simuladores, metrología (de dónde sale el valor de g contra el que comparás) y astronomía.
Todos los datos "experimentales" de estas páginas son simulados con un valor verdadero conocido y con incertezas realistas: por eso, y sólo por eso, se puede comparar tu resultado con la verdad. En el laboratorio real no vas a tener ese lujo, y ahí es donde el análisis de incertezas deja de ser un trámite y pasa a ser lo único que separa un número de una afirmación.