Proceso de medición

PROCESO DE MEDICIÓN
Contenido:

1. Introducción
2. Proceso de medición y errores
3. Como expresar las incertezas
4. Propagación de errores
5. Interpretación a través de gráficos
6. El caso de múltiples mediciones
7. Discrepancia
8. Promedios pesados
9. Ajuste por cuadrados mínimos
Apéndice A. Informes de laboratorio. Estructura y preparación.
Apéndice B. Notas acerca de la confecciónde gráficos.

1. Introducción:
El proceso de medición es de fundamental importancia en la actividad científica, cualquiera sea la especialidad u orientación. En las ciencias aplicadas, por ejemplo, los ingenieros que trabajan en diseño deben conocer las características de los materiales que planean utilizar. Es decir, alguien debe caracterizar estos materiales a través de mediciones y, unavez realizadas estas mediciones, debe establecer su grado de incerteza, lo cual requiere un análisis de errores. Los ingenieros que están a cargo de la seguridad de los aviones, trenes o automóviles deben estimar, por ejemplo, las incertezas relacionadas con los tiempos de respuesta humanos, tanto en la distancia de frenado como en una gran variedad de otras cantidades. Una falla en el análisis deerrores puede traer como consecuencia accidentes increíbles.
En las ciencias básicas, el proceso de medición y el análisis del error tienen una importancia aun mayor, pues están relacionados íntimamente con el método científico. El proceso o método científico funciona de la siguiente forma: en primer lugar, tratamos de describir alguna clase de fenómeno de la naturaleza a través de un modelomatemático simple. Analizamos el modelo ya sea analíticamente, con lápiz y papel, o a través de simulaciones numéricas, tratando de encontrar cuáles son las consecuencias o predicciones del modelo simple. Una vez obtenidas, las comparamos con experimentos y observaciones. Si existe un acuerdo entre lo predicho y lo observado, entonces decimos que hemos logrado, en algún sentido, comprender parte de lanaturaleza. A pesar de que esta descripción simple del proceso científico es cruda y epistemológicamente criticable, nos muestra que tanto el surgimiento de nuevas teorías como la verificación de sus predicciones dependen de observaciones y mediciones.
2. Proceso de medición y errores:
Aunque existen innumerables procesos de medición diferentes, todos ellos culminan con la obtención de unresultado, el cual es afectado por distintos errores que surgen de la interacción entre el aparato de medida, el observador y el sistema bajo estudio. Veamos con algunos ejemplos cómo es la interacción entre estos tres elementos. Supongamos, en primer lugar que Ud., joven de buena vista, desea medir con un calibre el diámetro de un postre de gelatina, o la altura de un bizcochuelo esponjoso, reciénsacado del horno. Aunque el error asociado con el observador y el instrumento de medida es probablemente pequeño comparado con el valor que se desea medir, el objeto a medir se deformará al contacto con el instrumento, por lo cual el error final de la medición puede ser ostensiblemente mayor que la menor división en la escala del instrumento de medida.
Veamos ahora otra situación: Ud. desea medirel diámetro de un cilindro de acero con un calibre, pero le son colocados unos anteojos de vidrio esmerilado. En este caso, aunque el objeto puede considerarse indeformable dentro de la precisión con que mide el calibre, el error de la medición será probablemente mayor que la mínima división en la escala del instrumento debido a limitaciones en la capacidad de observación. Por último, imagine queUd., ahora sin los anteojos limitando su visión, trata de medir el diámetro del cilindro de acero usando un centímetro de costura. Está claro ahora que la limitación en la precisión de la medida estará dada por el instrumento de medición.
Los errores asociados a las mediciones pueden dividirse en dos grandes clases: a) errores sistemáticos, y b) errores aleatorios. Los errores sistemáticos, tal...