Errores e Incertidumbres



UNIVERSIDAD DE CHILE

FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS

DEPARTAMENTO DE FISICA



FI-25A: LABORATORIO DE FISICA I

GUIA PARTE TEORICA Y METODOLOGICA








 2007 

“Cuando uno puede medir aquello de lo que está
hablandoy expresarlo en números, sabe algo acerca
de ello; pero cuando no puede medirlo, cuando no puede
expresarlo en números, su conocimiento es escaso e
insatisfactorio: podrá ser un principio de
conocimiento, pero escasamente ha avanzadosu
conocimiento a la etapa de una ciencia”


Lord Kelvin, físico irlandés, siglo XIX.


CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

El objetivo fundamental de este curso es aprender a usar el Método Científico, es decir, la metodología con que hacemos Ciencia. Eso empieza por observar lanaturaleza y luego medir los parámetros producto de nuestra observación, para establecer correlaciones entre ellos. Para ello es necesario que nuestras mediciones sean reproducibles y que los instrumentos con los cuales hemos realizado tal medición hayan sido calibrados por comparación con patrones. También deberemos considerar que las medidas no son simples números exactos con sus unidades,sino que consisten en intervalos, dentro de los cuales tenemos confianza que se encuentra el valor esperado. No existen reglas para determinar el tamaño del intervalo, ya que esto dependerá de muchos factores del proceso de medición. Este intervalo se conoce como el error o la incerteza en la medición, que no es lo mismo que una equivocación. Este error nos dice además cuantas cifras de nuestramedición tienen significado y por ende con cuantas cifras significativas debemos dar el resultado. La correlación así encontrada es nuestro modelo o ley. En este curso obtendremos este modelo y lo entregaremos dentro de un informe con una estructura que contendrá las ideas recién enunciadas. Una etapa importante en el desarrollo de este trabajo es el experimento exploratorio o de prueba, queconduce a la planificación del experimento propiamente tal. El experimento de prueba permite estimar el rango de medición adecuado, las posibles fuentes de errores sistemáticos y por ende su eventual eliminación, las posibles fuentes de errores aleatorios y su eventual disminución, y en general evaluar la mejor manera de realizar el experimento.

MEDIR (Medir, medición y medida no sonsinónimos. Consulte que les diferencia)
Medir es comparar una magnitud física con otra de su misma clase que se ha elegido como unidad. Esta magnitud puede ser vectorial (si tiene propiedades direccionales ) o escalar (si solo tiene tamaño, y a lo sumo signo). Al repetir mediciones de una misma magnitud en las mismas condiciones externas e internas, las medidas resultantes no tienen el mismovalor por lo que se produce una dispersión en las medidas registradas, que no se puede eliminar totalmente, pero si reducirse al mínimo. Esta dispersión se cuantifica y se le llama error en las medidas.
Postulemos que existe un valor único "verdadero" de la medida que llamaremos X 0,. La diferencia entre cada valor medido, que llamaremos X i y X 0 , es el error de esa medida, esdecir :

E i = X i - X 0

En la práctica el valor de X0, según sean sus creencias, solo lo conoce Dios o la Naturaleza, por lo que usaremos el promedio de las medidas, promedio que llamaremos X n para definir el E i :
E i = X i - X n


Así el...