laboratorio de mediciones y errores


MEDICIONES Y ERRORES EN EL LABORATORIO

Magnitudes y patrones, Instrumentos y errores de medición, Exactitud y precisión,  Errores sistemáticos, de apreciación y accidentales, Error absoluto, Cifras significativas, Error relativo y porcentual, Reducción del error accidental, Propagación del error, Preguntas de control

MAGNITUDES Y PATRONES

Magnitud es todo lo que se puede medir. Medirsignifica comparar.

Cuando medimos cualquier magnitud como, por ejemplo,  una longitud o la intensidad de una corriente eléctrica, en realidad estamos comparando esa magnitud con alguna otra, que consideramos arbitrariamente como patrón. Al determinar una masa desconocida en la balanza, lo que hacemos es comparar esa masa  con masas patrones (las "pesas" de la balanza). Estas pesas, a su vez,han sido comparadas (o calibradas) con algún patrón secundario. Al seguir la cadena de comparaciones se llega hasta la comparación con el kilogramo patrón, patrón universal de masa que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sèvres, cerca de París, adoptado mediante convenios internacionales.

De igual forma existen patrones para otras magnitudes, denominadas fundamentales,tales como el tiempo, la longitud y la temperatura. Diferentes sistemas de unidades reconocen diferentes magnitudes fundamentales. El Sistema Internacional de Unidades, vigente en la mayoría de los países, considera sólo siete magnitudes fundamentales, a partir de las cuales se pueden derivar todas las restantes magnitudes. Las magnitudes fundamentales del Sistema Internacional de Unidadesaparecen en la tabla siguiente.


MAGNITUD

PATRON
SIMBOLO
longitud
metro
m
masa
kilogramo
kg
tiempo
segundo
s
temperatura
Kelvin
K
cantidad de sustancia
mol
mol
intensidad de la corriente
Ampere
A
intensidad de la luz
bujía o candela
b - cd


INSTRUMENTOS Y ERRORES DE MEDICION

Todo objeto, equipo o aparato que pueda ser utilizado para efectuar una medición es uninstrumento de medición. Puede ser algo tan sencillo como una regla graduada, que permite medir distancias del orden de 1 milímetro, hasta algo tan complejo como un difractómetro de rayos X, que puede utilizarse para medir distancias del orden de 1 Angstrom (10-10m).
Con independencia de su complejidad y del tipo de magnitud que mida, cualquier instrumento se caracteriza por poseer alguna escalagraduada (digital, de aguja, de cursor deslizante) que permite establecer la proporcionalidad entre la magnitud que deseamos medir y el correspondiente patrón.

El instrumento será más sensible o preciso en la medida que su escala sea capaz de detectar variaciones cada vez más pequeñas de la magnitud medida.  El instrumento será más o menos exacto según sus valores estén en mayor o menorcorrespondencia con los establecidos por el patrón correspondiente.

Un instrumento puede ser muy sensible y a la vez poco exacto, al no estar su escala calibrada correctamente con relación al patrón.

La falta de exactitud en una medición se relaciona a los denominados errores sistemáticos que se analizan mas adelante.

La precisión de un instrumento usualmente se asocia al valor de la menordivisión de su escala. Así, una regla graduada en milímetros es mas precisa que otra graduada en centímetros, y reduciendo el tamaño de la menor división de la escala tendremos instrumentos cada vez más precisos. Sin embargo, este proceso no puede continuar indefinidamente, y el hecho de que la menor división de la escala tiene que ser necesariamente una magnitud finita, conduce al concepto de errorde apreciación. En principio, se entiende por apreciación de un instrumento el valor de la menor división de su escala.

Además del error sistemático y del error de apreciación existe otro tipo de error, causado esencialmente por el operador que realiza la medición al interaccionar con el instrumento, el cual es incapaz de controlar todos los factores que pueden afectar el resultado de la...