12.176 cursos gratis
8.741.776 alumnos
Facebook Twitter YouTube
Busca cursos gratis:

Física. La medida

Autor: Pearson Educación
Curso:
10/10 (1 opinión) |1058 alumnos|Fecha publicación: 10/09/2010
Envía un mensaje al autor

Capítulo 2:

 Física. Medición en laboratorio

2. EL PROCESO DE MEDICIÓN EN EL LABORATORIO

El resultado de cualquier medición, por elemental que sea, no debe ser simplemente un número y una unidad: 3 mm, 7 kg. Las medidas en el laboratorio están siempre afectadas por una incertidumbre.

En algunos casos, la incertidumbre del resultado de la medida será debida al aparato de medida. Si estamos cronometrando los tiempos de caída de un objeto, la incertidumbre no será la misma si empleamos nuestro reloj o un buen cronómetro. En otros casos, la incertidumbre tendrá su origen en el propio operador. Dos personas distintas, midiendo el mismo objeto con el mismo aparato, pueden obtener resultados distintos. Incluso, en cuanto la medida es suficientemente precisa, midiendo varias veces el mismo objeto, la misma persona con el mismo aparato, se obtienen valores distintos para la medida.

La incertidumbre se define como “parámetro asociado al resultado de una medida que caracteriza la dispersión de los valores que razonablemente se pueden asignar al mensurando”. Hay que distinguirlo del error, que sería la diferencia entre el valor verdadero y el medido del mensurando.

Por definición, el error no se puede determinar, porque el valor verdadero no se puede conocer con absoluta certeza. En su lugar, se habla de valor convencionalmente verdadero como aquel al que tratamos de acercarnos mediante el proceso de medida.

La determinación de la incertidumbre es uno de los objetivos principales del trabajo en el laboratorio.

Para ello, hay que establecer un procedimiento de medición que nos permita identificar las fuentes principales de incertidumbre.

En primer lugar, hay que tratar de identificar y controlar posibles magnitudes de influencia en la medida. Por ejemplo, la temperatura puede influir en una medida de longitud, si el material tiene un coeficiente de dilatación no despreciable; o el lugar en que hagamos la medida puede perturbarla si alguna magnitud depende de la aceleración local de la gravedad. A continuación hay que conocer la incertidumbre asociada a los aparatos de medida, tanto la asociada a su calibración como la asociada a la división de escala del aparato, es decir, el intervalo mínimo de valores de la magnitud que puede distinguir (1 mm en una regla, 0,1 grados en un termómetro,…). Un aparato de medida mal calibrado introduce un error sistemático en los resultados que en ocasiones se puede observar en el tratamiento de los datos. En lo que sigue supondremos siempre que los instrumentos de medida están correctamente calibrados y que la incertidumbre asociada a ellos se calcula a partir de la división de escala.

Por último, hay que tratar de controlar los errores sistemáticos, que son aquellos que se deben a manipulaciones poco cuidadosas de los aparatos o a ignorar las magnitudes de influencia.

Reducir los errores sistemáticos será siempre necesario antes de obtener los datos experimentales que vayamos a tratar.

Se dice que se mide en condiciones de repetibilidad o de referencia cuando se ha establecido correctamente el procedimiento de toma de datos experimentales para controlar las magnitudes de influencia y los errores sistemáticos. Incluso entonces se obtiene cierta variabilidad en los resultados, pero esas variaciones se pueden tratar estadísticamente. Esto expresa el hecho fundamental de que no podemos conocer el valor real del mensurando. El resultado de la medida será x +- u, donde x es el valor convencionalmente verdadero y u es su incertidumbre, o incertidumbre absoluta.

Si la diferencia entre el valor real (al que nos podríamos aproximar más con una medida mejor o un aparato de mayor calidad) y el valor convencionalmente verdadero es pequeña, decimos que la medida es exacta. Si la incertidumbre es pequeña, decimos que la medida es precisa.

Hay que distinguir entre exactitud y precisión, aunque el objetivo de la medición es obtener resultados más exactos y más precisos.

En realidad, la incertidumbre no expresa el rango de valores que contienen con seguridad al valor real. Es decir, el valor real no se encuentra siempre entre x +u y x=u. Lo máximo que podemos asegurar es que se encuentra en ese rango con bastante probabilidad. De hecho, si los resultados de una medición se ajustan a una distribución normal de probabilidad (distribución gaussiana, a la que se ajustan datos completamente aleatorios) la probabilidad de que el valor real esté en el intervalo dado por x+ _ u es de un 68,2%. Por eso con frecuencia se multiplica por 2 o por 3 la incertidumbre (para obtener una probabilidad del 95,4% o del 99,7%). Este factor se conoce como factor de cobertura. Siempre debemos conocer el nivel de confianza de la incertidumbre que hayamos determinado, aunque no mencionemos explícitamente el factor de cobertura empleado.

Para expresar correctamente el resultado y su incertidumbre se deben respetar las siguientes reglas. La incertidumbre se expresa con una (o a veces dos, particularmente si la primera es un 1) cifras significativas. Si como resultado de los cálculos obtenemos para una cierta incertidumbre el valor 0,004527, ese número tiene en principio 4 cifras significativas (los ceros a la izquierda no son significativos). El mismo valor redondeado a dos cifras sería 0,0045 o redondeado a una cifra sería 0,005. Conviene recordar que, al redondear, si la primera cifra despreciada es mayor o igual a 5, la cifra que se retiene se aumenta en una unidad y en otro caso no se modifica.

EJEMPLO

Al medir la velocidad de un móvil, se obtiene v =3,5867 m/s. La incertidumbre resulta ser u =0,058 m/s. Expresar correctamente el resultado de la medida.

En primer lugar, la incertidumbre se debe expresar con una única cifra significativa.

Redondeando se obtiene u =0,06 m/s. A continuación se debe ajustar el número de cifras significativas del valor medido para que la última sea la afectada por la incertidumbre. En este caso, la afectada por la incertidumbre es el segundo decimal. Por tanto el resultado

correcto es:

v= (3,59 +-0,06) m/s

Para apreciar más fácilmente la calidad de una medida se puede emplear la incertidumbre relativa que se calcula como el cociente entre la incertidumbre absoluta y el valor medido

Física, medición de la incertidumbre

Si multiplicamos w por 100, expresamos la incertidumbre relativa como un tanto por ciento.

Utilizando la incertidumbre relativa podemos comparar la precisión de dos medidas distintas.

Valores parecidos de la incertidumbre relativa corresponden a medidas de parecida precisión, aunque los valores de la incertidumbre absoluta o incluso la magnitud medida sean muy distintos.

Nuestras novedades en tu e-mail

Escribe tu e-mail:



MailxMail tratará tus datos para realizar acciones promocionales (vía email y/o teléfono).
En la política de privacidad conocerás tu derechos y gestionarás la baja.

Cursos similares a Física. La medida



  • Vídeo
  • Alumnos
  • Valoración
  • Cursos
1. Iniciación a la Física: El Calor
Continuación de Iniciación a la Física (Mecánica) [31/03/05]
11.848  
2. Ondas y señales. Física de las imágenes
Ondas y señales. Física de las imágenes es un curso para comprender el tratamiento... [09/06/10]
480  
3. Física. Estructura de un 'universo' imaginario (2/3)
El movimiento ondulatorio puede ayudar a deducir las las medidas exactas de las... [13/08/09]
204  

¿Qué es mailxmail.com?|ISSN: 1699-4914|Ayuda
Publicidad|Condiciones legales de mailxmail