Fisica del movimiento

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS, SOCIALES Y
HUMANAS
FÍSICA DEL MOVIMIENTO
TEORÍA DE LA MEDIDA
CONCEPTOS PREVIOS
Antes de adentrarnos en el estudio de la forma en que se debe tratar un
dato experimental para hacer de la medida lo más confiable posible en un
proceso de experimentación es necesario definir algunos conceptos que
nos facilitarán el recorrido por el resto del laboratorio.Magnitud y Cantidad
Las longitudes en general, las fuerzas en general, las superficies en general,
las masas y los tiempos, son algunos ejemplos de magnitudes. La longitud de
una mesa en particular, o el peso de un determinado cuerpo, la velocidad de la
luz, son ejemplos de cantidades. La longitud de un cuerpo determinado (lo
concreto), es una cantidad; la longitud en general (lo abstracto) es unamagnitud física.
Metrología
La metrología es la ciencia de la medición. Su objetivo principal es garantizar la
confiabilidad de las mediciones.
Medición
Medir es el proceso de cuantificar nuestra experiencia del mundo exterior. En
este proceso intervienen:
Un sistema objeto de la medición. Por ejemplo, la distancia entre dos
puntos.
Un sistema de medición: el equipo o aparato demedición y la teoría
sobre la que se basa su funcionamiento. Para el caso de la medida de la
distancia entre dos puntos, el instrumento es algo sencillo (es una cinta
o cuerda). Para el caso de la balanza para medir masas, la teoría en
que se basa su funcionamiento es algo más compleja.
Un sistema de referencia: la unidad empleada, con su definición y su
patrón; en el caso de la longitud se utilizael metro.
Un operador, importante e ineludible participante del proceso, quien es
el responsable de decidir si se han cumplido los criterios de operación;
que la iluminación sea la correcta, que no se provoquen errores de
paralaje (que se esté observando perpendicularmente a la escala), etc.
Naturaleza básica del proceso de medición
Cuando un experimentador mide algo debe tener grancuidado para no producir
una perturbación en el sistema que está bajo observación. Por ejemplo, cuando
se mide la temperatura de un cuerpo, éste se coloca en contacto con un
termómetro. Sin embargo, cuando están juntos algo de energía o "calor" se
intercambia entre el cuerpo y el termómetro, dando como resultado un pequeño
cambio en la temperatura del cuerpo que desea medir.
Así, el instrumento demedida afecta de algún modo a la cantidad que se está
midiendo.
De otro lado, si el instrumento es análogo en general estará acompañado de
líneas que marcan divisiones. Por ejemplo, en la figura 1 se ilustra un
termómetro de columna de alcohol cuyas marcas están separadas de a 5 ºC
(grados centígrados).
Cuando el observador va a reportar la lectura debe hacer una estimación de la
misma; enel caso de la figura él estaría seguro de que la temperatura está
entre 25 ºC y 30 ºC (posición del extremo derecho de la línea roja: columna de
alcohol); quizás podrá afirmar que él es capaz de distinguir (por estimación)
cada 1 ºC y que por lo tanto la lectura es de "unos" 27 ºC. Pero él no estará
completamente seguro de la última cifra de la lectura. Si el termómetro tuviera
divisionescada décima de grado (0.1 ºC), seria sensato que reportara lecturas
como 27.5 ºC o 27.4 ºC; sin embargo, siempre dudará en la última cifra
estimada. Es decir, el experimentador siempre reportará la lectura con alguna
incertidumbre.
Figura 1. Termómetro análogo de columna de alcohol.
Si el termómetro fuera digital como el de la figura 2, el experimentador deberá
reportar como temperatura eldato desplegado en la pantalla (display). En este
caso sería 72.3 ºF. No obstante, no se podrá afirmar que la lectura es
exactamente 72.3 ºF. Esto es debido a que este instrumento tiene un límite de
sensibilidad, además de los propios ruidos en sus circuitos electrónicos. La
última cifra reportada debe ser considerada dudosa.
Figura 2. Termómetro digital
Así, se puede llegar a la siguiente...