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LABORATORIO AUTOMATIZADO DE FÍSICA I                                                        FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS ­ UNMSM

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

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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

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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 ...