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LABORATORIO 1 MEDIDAS Y TEORIA DE INCERTIDUMBRE
Medir: Acto de comparar dos magnitudes homogéneas, una desconocida y otra conocida denominada patrón.
I. OBJETIVOS. 1. Adquirir pericia en el manejo y lectura de los instrumentos de medición. 2. Preparar al estudiante en el uso de una técnica que le permita cuantificar las incertidumbres durante un proceso de medición.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO. Medir es comparar cantidades homogéneas, una de ellas tomada arbitrariamente como unidad de medida y la otra de magnitud desconocida. El resultado de la medición es una cantidad cuya magnitud nos dice cuanto mayor es la cantidad desconocida respecto de la unidad patrón, acompañada de la unidad correspondiente. En adelante usaremos el Sistema Internacional de Unidades, SI. Ejemplo: 10 m, 5 s, 22°C El proceso de medición se divide en medición directa y medición indirecta.
Medición directa: El valor de la magnitud desconocida es obtenido visualmente por comparación con una unidad conocida (patrón).
Medición indirecta: Cuando la magnitud de la cantidad se obtiene calculando el resultado a partir de fórmulas que vinculan una o más medidas directas. Los valores de las medidas realizadas en las mismas condiciones suelen presentar fluctuaciones en un entorno o intervalo de valores. Estas diferencias indican la imposibilidad de tener una medida exacta. Las mediciones realizadas suelen ser tratadas estadísticamente mediante la Teoría de la Medición. 1
LABORATORIO AUTOMATIZADO DE FÍSICA I FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS UNMSM
El valor de la medición se expresa como: x= x i±Δx donde: x : valor real (considerado exacto). x i : medida iésima. ∆x : error o incertidumbre. Por ejemplo:
8 9
Medida del largo del carnet universitario. Con una regla métrica. l = 86,0 ± 0,5 mm
86,0
9
0,5
+ 0,5
INCERTIDUMBRES DE UNA MEDIDA. Existen varios tipos de incertidumbres que ocurren al efectuar cualquier medición y se pueden clasificar en dos grandes grupos:
1)INCERTIDUMBRES SISTEMÁTICAS. Las incertidumbres sistemáticas están relacionadas con la destreza del operador y la técnica utilizada así como con los métodos de cálculo y de redondeo. Una incertidumbre asociada con el operador, es la de paralaje (EP). Esta incertidumbre tiene que ver con una inadecuada postura que toma el operador al realizar la lectura de la medición.“La postura correcta del observador es tal que la línea de visión es perpendicular al punto de medida” 2
LABORATORIO AUTOMATIZADO DE FÍSICA I FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS UNMSM
Otras incertidumbres sistemáticas son las ambientales y físicas (Ef).Por ejemplo, al cambiar las condiciones climáticas, estas afectan las propiedades físicas de los instrumentos (resistividad, conductividad, fenómenos de dilatación, etc.). Los Ef se minimizan y se compensan aislando el experimento, controlando las condiciones ambientales en la región de interés, tomando un tiempo adecuado para la experimentación. Entre las incertidumbres sistemáticas también se incluyen las de cálculo y en la adquisición automática de datos. La mayoría de las incertidumbres sistemáticas son controlables y susceptibles de ser minimizadas. Se corrigen o se toleran. En todo caso su manejo depende del conocimiento y habilidad del experimentador. Incertidumbres instrumentales. Incertidumbre de lectura mínima (ELM): Cuando la expresión numérica de la ...
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