abc de mediciones

El abc de las mediciones en el laboratorio docente
A. González Arias[1]
abril 2009
 
 
Magnitudes y patrones;  Instrumentos de medición e incertidumbres; Clasificación de las incertidumbres; La ley de propagación de incertidumbres. Formas simplificadas; Cifras significativas; Bibliografía y preguntas de control;  Anexo 1. Covarianza;  Anexo 2. Denominación de las magnitudes físicas.
 
 1. MAGNITUDES Y PATRONES
 
Magnitud  es todo lo que se puede medir. Medir significa comparar. 
Una magnitud particular en proceso de medición se denomina mesurando. 
En inglés se acostumbra utilizar cantidad (quantity) en vez de magnitud para designar tanto el mesurando como su valor numérico.
Cuando medimos cualquier magnitud como, por ejemplo,  una longitud o la intensidad de unacorriente eléctrica, en realidad estamos comparando esa magnitud específica -el mesurando- 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 decomparaciones 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 reconocendiferentes 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 Unidades aparecen en la tabla siguiente.                                                                      
MAGNITUD
PATRÓN
SÍMBOLO
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
 
Normas cubanas para la designación de las magnitudes físicas
 
 
2. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN E INCERTIDUMBRES
 
Todo objeto, equipo o aparato que pueda ser utilizado para efectuar una medición es un instrumento demedición.  Con independencia de su complejidad y del tipo de magnitud que mida, cualquier instrumento se caracteriza por poseer alguna escala graduada (digital, de aguja, de cursor deslizante) que permite establecer la proporcionalidad entre la magnitud que deseamos medir y el correspondiente patrón.
Puede ser algo tan sencillo como una regla graduada, que permite medir distancias del orden de 1milímetro, hasta algo tan complejo como un difractómetro de rayos X, que puede utilizarse para medir distancias del orden de 1 Angstrom (10-10m). 
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 menor correspondencia con el valorreal del mesurando, de acuerdo a la calibración realizada por el fabricante con el correspondiente patrón.
 
Un instrumento puede ser muy sensible y a la vez poco exacto, al no estar su escala calibrada correctamente con relación al patrón.
 
 
La medición como tal sera precisa cuando los valores obtenidos para el mesurando tengan poca dispersión.  La figura ilustra perfectamente ladiferencia entre precisión y exactitud, si asumimos que el valor real del mesurando coincide con el centro de la diana (ver figura).  La figura sugiere que es posible obtener buena exactitud a partir de un instrumento con relativamente poca precisión (sección 3).
No hay mediciones exactas.  Cualquier medición siempre estará afectada...